Сага о ракетных топливах

    image

    Предисловие.

    А его и не будет, что бы не спамить, всё описано в «послесловии». Обязательно его прочтите, что бы не было диссонанса с более ранними комментариями.
    Статью пришлось переделать 01.03.2017 и она отличается от первоначальной.

    Achtung! Не стоит рассматривать эту статью, как некий научный труд или претензия на нобелевку.
    Тем более:
    «… И нет ничего нового под солнцем»
    (Экклизиаст 1:9).
    О топливах, ракетах ракетных двигателях писалось, пишут и будут писать.

    Одной из первых работ по топливам ЖРД можно считать книгу В.П.Глушко «Жидкое топливо для реактивных двигателей», изданную в 1936 г.
    image

    Для меня тема показалась интересной, связанной с моей бывшей специальностью и учёбой в ВУЗе, тем паче «приволок» её мой младший отпрыск «шеф давай замесим, что нить такое и запустим, а если лень, то мы сами сообразим». Видимо лавры Лин Индастриал» не дают покоя.
    Так хочется правильно взорвать свой ракетный двигатель.

    «Соображать» будем вместе, под строгим родительским контролем.

    «Ключ на старт»… «Поехали»! (Ю.А. Гагарин& С.П. Королёв)
    image

    Какой бы тип РД (схема, характер процесса) не применялся в ракетной технике его целевое предназначение: создание тяги (силы), путём преобразования исходной энергии, запасённой в РТ в кинетическую энергию (Ек) реактивной струи рабочего тела.
    Ек реактивной струи в РД преобразуются разные виды энергии (химическая, ядерная, электрическая).
    Для химических двигателей топливо можно разделить по фазовому состоянию: газообразное, жидкое, твёрдое, смешанное.

    Часть №1-топлива для ЖРД или жидкие ракетные топлива.



    Классификация химических топлив для ракетных двигателей (общепринятая):
    image

    Термины и сокращения
    ЖРД(РД)-жидкостный ракетный двигатель.
    Тяга ЖРД—равнодействующая реактивной силы ЖРД и сил давле­ния окружающей среды, действующих на его внешние поверхности, за исключением сил внешнего аэродинамического сопротивления. Различа­ют тягу на земле (на уровне моря) и в пустоте.
    Удельный импульс тяги ЖРД (удельный импульс ЖРД),- отношение тяги ЖРД к массовому расходу топлива ЖРД. Аналогично тяге удель­ный импульс ЖРД максимален в пустоте и соответственно уменьшается при наличии давления окружающей среды.
    Удельная масса ЖРД — отношение массы залитого ЖРД к его наибольшей тяге на основном режиме, причем масса залитого ЖРД определяется массой ЖРД (массой конструкции ЖРД) и компонентов топлива, заполняющих его трубопроводы и агрегаты при работе.
    Тип ЖРТ. Обычно каждую ДУ конструируют для вполне определен­ного топлива, причем от него в значительной степени зависят удельные параметры ЖРД и ДУ и эффективность их применения в составе ракеты (или ЛА).
    Время работы ЖРД — время от первой команды на запуск ЖРД до первой команды на его выключение. Для ЖРД многократного вклю­чения время работы равно суммарному времени работы ЖРД, соответствующему всем циклам работы.
    ХРТ-химическое ракетное топливо.
    ЖРТ-жидкие ракетные топлива.
    ТНА-турбонасосный агрегат.
    КС- камера сгорания.
    Удельный импульс (Iуд).
    Реактивная тяга (Р или Fр).
    КМ-конструкционные материалы.
    ДУ-двигательная установка.
    О-окислитель.
    Г-горючее.
    Ракетное топливо (ТК, чтобы не путать с РТ, см. ниже)-вещество, подвергающееся химическим, ядерным или термоэлектрическим реакциям в ракетном двигателе, для создания его тяги.
    Рабочее тело (РТ) — вещество, с которым происходят различные физико-химические преобразования внутри РД, составляющие его рабочий процесс.
    Стехиометрическое соотношение компонентов топлива (Km0)(подробнее-кликнуть)-отношение массы окислителя к массе горючего при стехиометрических реакциях.
    Состав топлива-горючая и негорючая части (в общем случае).
    Виды топлив(в общем случае).


    Химическим источником тепловой энергии для РД в общем случае можно считать химическую реакцию компонентов РТ.

    Начну вещать с Km0. Это очень важное соотношение для РД: топливо может гореть по-разному в РД (химическая реакция в РД-это не обычное горение дров в камине, где в качестве окислителя выступает кислород воздуха). Горение (точнее окисление) топлива в камере ракетного двигателя–это, в первую очередь, химическая реакция окисления с выделением тепла. А протекание химических реакций существенно зависит от того, сколько веществ (их соотношение) вступает в реакцию.
    Как засыпаться на защите курсового проекта, экзамена или сдаче зачёта. / Дмитрий Завистовский

    Значение Km0 зависит от валентности, которую могут проявлять химические элементы в теоретической форме уравнения химической реакции. Пример для ЖРТ: АТ+НДМГ.

    Важный параметр-коэффициент избытка окислителя (обозн. греческой "α" с индексом «ок.») и массовое соотношение компонентов Kм.

    Kм=(dmок./dt)/(dmг../dt), т.е. отношение массового расхода окислителя к массовому расходу горючего. Он специфичен для каждого топлива. В идеальном случае представляет собой стехиометрическое соотношение окислителя и горючего, т.е. показывает сколько кг окислителя нужно для окисления 1 кг горючего. Однако реальные значения отличаются от идеальных. Соотношение реального Kм к идеальному и есть коэффициент избытка окислителя.
    image

    Как правило αок.<=1. И вот почему. Зависимости Tk( αок.) и Iуд.( αок.) нелинейны и для многих топлив последняя имеет максимум при αок. не при стехиометрическом соотношении компонентов, т.е макс. значения Iуд. получаются при некотором снижении количества окислителя по отношению к стехиометрическому.


    Ещё немного терпения, т.к. не могу обойти понятие: энтальпии. Это пригодится и в статье и в повседневной жизни.
    Кратко энтальпия–это энергия. Для статьи важны две её «ипостаси»:
    Термодинамическая энтальпия — количество энергии, затраченной на образование вещества из исходных химических элементов. Для веществ, состоящих из одинаковых молекул (H2, O2 и пр.), она равна нулю.
    Энтальпия сгорания — имеет смысл только при условии протекания химической реакции. В справочниках можно найти экспериментально полученные при нормальных условиях значения этой величины. Чаще всего для горючих это полное окисление в среде кислорода, для окислителей – окисление водорода заданным окислителем. Причем значения могут быть как положительными, так и отрицательными в зависимости от вида реакции.
    «Сумму термодинамической энтальпии и энтальпии сгорания называют полной энтальпией вещества. Собственно этой величиной и оперируют при тепловом расчёте камер ЖРД.»

    Требования к ЖРТ:
    -как к источнику энергии;
    -как к источнику энергии;
    -как к веществу, которое приходится (на данном уровне развития технологий) использовать для охлаждения РД и ТНА, иногда к наддуву баков с РТ, предоставлять ему объём (баки РН) и т.д.;
    -как к веществу вне ЖРД, т.е. при хранении, транспортировке, заправке, испытаниях, экологической безопасности и т.д.

    Такая градация относительна условна, но в принципе отражает суть.
    Назову эти требования так: №1, №2, №3.
    Кто-то может дополнить список в комментариях.

    Эти требования классический пример «Лебедь рак и щука», которые «тянут» создателей РД в разные стороны:

    # С точки зрения источника энергии ЖРД (№1)


    image
    Т.е. необходимо получить макс. Iуд.
    Не буду дальше забивать головы всем, в общем случае:
    image
    При прочих важных параметрах для №1 нас интересует R и Т (со всеми индексами).
    Нужно, что бы: молекулярная масса продуктов сгорания была минимальной, максимальным было удельное теплосодержание.

    # С точки зрения конструктора РН (№2):


    ТК должны иметь максимальную плотность, особенно на первых ступенях ракет, т.к. они самые объёмные и имеют мощнейшие РД, с большим секундным расходом.
    Очевидно, что это не согласуется с требованием под №1
    image

    # С эксплуатационных задач важны (№3):


    -химическая стабильность ТК;
    -простота заправки, хранения, перевозки и изготовления;
    -экологическая безопасность (во всём «поле» применения), а именно токсичность, себестоимость производства и транспортировки и т.д. и безопасность при работе РД (взрывоопасность).
    Подробнее смотри «Сага о ракетных топливах-обратная сторона медали».
    image
    image

    Конечно это лишь вершина айсберга. Ещё влезают сюда дополнительные требования, из-за которых следует искать КОНСЕНСУСЫ и КОМПРОМИСЫ:

    Один из компонентов обязательно должен иметь удовлетворительные (лучше отличные) свойства охладителя, т.к. на данном уровне технологий приходится охлаждать КС РД:

    image

    Так же требуется (как правило) один из компонентов использовать как рабочее тело для турбины ТНА:
    image

    Для топливных компонентов «большое значение имеет давление насыщенных паров (это грубо говоря давление при котором жидкость начинает кипеть при данной температуре). Этот параметр сильно влияет на разработку насосов и вес баков.»/ С.С. Факас

    image

    Важный фактор-агрессивность ТК к материалам (КМ) ЖРД и баков для их хранения.
    Если ТК очень «вредные» (как некоторые люди) тогда инженерам приходится тратиться на ряд специальных мер по защите своих конструкций от топлива.

    image

    -самовоспламеняемость компонентов топлива как двуликий Янус: иногда необходима, а бывает, что и вредит. Есть еще противное свойство: взрывоопасность
    Для многих отраслей использования ракет (военное применение или дальний космос)
    требуется, что бы топливо было химически стабильным, а его хранение, заправка (в общем всё, что называется: логистика) и утилизация не вызывали «головную боль» у эксплуатантов и окружающей среды.

    image

    Важный параметр-токсичность продуктов сгорания. Сейчас он очень актуален.
    image

    Себестоимость производства: нагрузка на экономику страны, претендующей на роль «космического извозчика».
    Этих требований много и как правило они антогоничны друг другу.
    image

    Вывод: топливо или его компоненты должны иметь (или обладать):


    1. Наибольшую теплопроизводительность, для получения максимального Iуд.
    2. Наибольшей плотностью, минимальной токсичностью, стабильностью и дешевизной (в производстве, логистике и утилизации).
    3. Наибольшее значение газовой постоянной или наименьшую молекулярную массу продуктов сгорания, что даст Vмакс истечения и великолепный удельный импульс тяги.
    4. Умеренную температуру сгорания (не более 4500К), иначе всё сгорит или прогорит. Не быть взрывоопасными. Самовоспламеняться при определённых условиях.
    5. Максимальную скорость сгорания. Это обеспечит минимальный вес и объём КС.
    6. Минимальный период задержки воспламенения, т.к. плавный и надёжный запуск РД играет значительную роль.

    Целый ворох проблем и требований: вязкость, Т плавления и застывания, Т кипения, испаряемость, упругость пара и скрытая теплота парообразования и т.д. и т.п.

    Компромиссы ярко проявляют себя по Iуд.: ТК большой плотности (керосин+LOX) как правило, применяются на нижних ступенях РН, хотя они и проигрывают тому же LН2 и LOX, которые в свою очередь используются на верхних ступенях РН («Энергия» 11К25).
    image

    И опять же прекрасная пара LН2+LOX не может быть использована для дальнего космоса или для долговременного пребывания на орбите («Вояджер-2», разгонный блок «Бриз-М», МКС и т.д.)
    image
    Потрясающий момент отстыковки метеорологического спутника GOES-R от разгонного блока Centaur ракеты-носителя Atlas V 541 (GOES-R Spacecraft Separation)


    Классификация ЖРТ-чаще всего по давлению насыщенных паров или температуре тройной точки, а проще говоря температуре кипения при нормальном давлении.

    Высококипящие компоненты ЖРТ.
    Chemical substance имеющие максимальную эксплуатационную температуру, при которой давление насыщенных паров (буду именовать далее Рнп) в баках ракеты существенно ниже допустимого уровня давления в баках по их конструкционной прочности.
    Пример:
    керосин, НДМГ, азотная кислота.

    Соответственно они хранятся без особых манипуляций с охлаждением баков.
    image

    Мне лично больше нравится термин-«тара». Хотя это и не совсем корректно, но зато приближено к бытовому значению. Это, т.н. долгохранящиеся ТК.

    Низкокипящие компоненты ЖРТ.
    Здесь уже Рнп близко к максимально допустимому давлению в баках (по критерию их прочности). Хранение в герметичных баках без специальных мероприятий мер по охлаждению (и/или захолаживанию) и возврату конденсата нельзя. Такие же требования( и проблемы) с арматурой ЖРД и трубопроводами заправки/слива.
    Пример:
    аммиак, пропан, тетраоксид азота.

    image

    Министерство Обороны РФ (МО РФ) считает низкокипящими компонентами все, температура кипения которых ниже 298К при стандартных условиях.
    В интервале температур эксплуатации ракетной техники низкокипящие компоненты обычно находятся в газообразном состоянии. Для содержания низкокипящих компонентов в жидком состоянии используется специальное технологическое оборудование.


    Криогенные компоненты ЖРТ.
    Собственно говоря, это подкласс низкокипящих компонентов.
    Т.е. вещества имеющие температуру кипения ниже 120К.
    К криогенным компонентам относятся сжиженные газы: кислород, водород, фтор и др. Для уменьшения потерь на испарение и увеличения плотности возможно применение криогенного компонента в шугообразном состоянии, в виде смеси твердой и жидкой фаз этого компонента.
    Требуются специальные меры при заправке (захолаживание баков и магистралей, теплоизоляция арматуры ЖРД и т.д.)
    image
    image

    Температура их критической точки значительно ниже эксплуатационной. Хранение в герметичных баках РН невозможно или сильно затруднено.
    Типичные представители кислород и водород в жидком фазовом состоянии.
    Далее буду использовать американскую манеру их обозначения LOX и LН2 соответственно.Или так ЖК и ЖВ.
    Наш «красавчик» РД-0120 (водород-кислород):
    image
    Он снаружи (арматура, магистрали) полностью залит теплоизоляционным материалом.

    По мнению некоторых экспертов, технология производства РД-0120 к настоящему времени в РФ полностью утрачена. Однако на основе его технологий на том же предприятии создается кислородно-водородный двигатель РД-0146.


    Когда компоненты РТ встречаются в КС ЖРД (по «умному» вступают в реакцию) их следует разделять на:
    самовоспламеняющиеся (СТК), ограниченно-самовоспламеняющиеся (ОСТК) и несамовоспламеняющиеся ТК (НТК).


    СТК: при контакте окислителя и топлива в жидком состоянии воспламеняются (во всем диапазоне эксплуатационных давлений и температур).
    Это значительно упрощает систему поджига РД, однако если компоненты встретятся вне камеры сгорания (протечки, аварии)-то будет пожар, или большой «бабах». Тушение затруднено.
    image

    Пример:N204 (азотный тетраксид) + ММГ (монометилгидразин), N204 + N2Н4 (гидразин), N2О4+ НДМГ и все топлива на основе фтора.

    ОСТК: здесь для воспламенения необходимо принимать специальные меры. Несамовоспламеняющиеся топлива требуют систему поджига.
    image

    Пример:керосин+LOX или LH2+LOX.

    НТК: Комментарии тут излишни. Требуется либо катализатор, либо постоянный поджиг (или температура и/или давление и т.д.), либо третий компонент.
    image

    Идеальны для транспортировки, хранения и «протечкоустойчивы».

    Еще вариант разделения-по уровню энергетических характеристик ЖРТ:
    *низкоэнергетические (с относительно низким удельным им­пульсом — однокомпонентные и др.);
    *среднеэнергетические (со средним удельным импульсом—(02ж)+керосин, N204 + ММГ и др.);
    *высокоэнергетические (с высоким удельным импульсом: (02)ж+ (Н2)Ж, (F2) ж+(Н2)ж и др.).

    По токсичности и коррозионной активности компонентов различают ЖРТ:


    *на нетоксичных и некоррозионно-активных компонентах топ­лива — (02)ж, углеводородные горючие и др.;
    *на токсичных и коррозионно-активных компонентах топлива — ММГ, НДМГ и особенно (F2)ж.


    По числу используемых компонентов топлива различают одно-, двух- и трехкомпонентные ДУ.
    В однокомпонентных ДУ, в которых наиболее часто используют вытеснительную подачу.
    В качестве однокомпонентного топлива на начальном этапе разработки вспомогательных однокомпонентных ДУ для ИСЗ, КА и КК использовалась высококонцентрирован­ная (80… 95 %) перекись водорода.
    В настоящее время такие вспо­могательные двигательные установки применяют лишь в системах ориентации ступеней некоторых японских РН.
    image

    У остальных вспомогательных однокомпонентных ДУ перекись водо­рода «вытеснена» гидразином, при этом обеспечено увеличение удельного импульса примерно на 30%.
    Широкому применению гидразина в ЖРД в значительной степени способствовало создание высоконадеж­ных катализаторов с большим ресурсом, в частности катализатора «Шелл-405».


    Наиболее широко человечество использует двухкомпонентные ТК, обладающие более высокими энергетическими характеристиками по сравнению с однокомпонентными. Но двухкомпонентные ЖРД сложнее по конструкции, чем однокомпонентные. Из-за наличия баков окислителя и горючего, более сложной системы трубопроводов и необходимости обеспечения требуемого соотношения компонентов топлива (коэффициента Кm). В ДУ ИСЗ, КК и КА часто применяют не один, а несколько баков окислите­ля и горючего, что дополнительно усложняет систему трубопроводов двухкомпонентной ДУ.
    image

    Трёх компонентные РТ в разработке. Это настоящая экзотика.
    Патент РФ на трёх-компонентный ЖРД.
    Схема этого ЖРД .

    Такие ЖРД можно классифицировать как многотопливные.
    ЖРД на трехкомпонентном топливе (фтор+водород+литий) разрабатывался в ОКБ-456.

    Двухкомпонентные топлива состоят из окислителя и горючего.
    ЖРД Bristol Siddeley BSSt.1 Stentor: двухкомпонентный ЖРД (H2O2+керосин)
    image

    Окислители.


    Кислород.
    Химическая формула-О2 (дикислород, американское обозначение Oxygen-OX).
    В ЖРД применяется жидкий, а не газообразный кислород-Liquid oxygen (LOX-кратко и всё понятно).
    Молекулярная масса (для молекулы)-32г/моль. Для любителей точности: атомная масса (молярная масса)=15,99903;
    Плотность=1,141 г/см³
    Температура кипения=90,188K (−182,96°C)

    С точки зрения химии идеальный окислитель. Он использовался в первых баллистических ракетах ФАУ, ее американских и советских копиях. Но его температура кипения не устраивала военных. Требуемый диапазон рабочих температур от –55°C до +55°C (большое время подготовки к старту, малое время нахождения на боевом дежурстве).
    image

    Очень низкая коррозионная активность. Производство давно освоено, стоимость небольшая — менее $0,1 (по моему дешевле литра молока в разы).
    Недостатки:
    image

    Криогенный-необходимо захолаживание и постоянная дозаправка для компенсации потерь перед стартом.
    image
    На фото: створки защитных устройств заправочного автостыка керосина (ЗУ-2), за 2 минуты до окончания циклограммы при выполнении операции ЗАКРЫТЬ ЗУ из-за обледенения не полностью закрылись. Одновременно из-за обледенения не прошел сигнал о съезде ТУА с пусковой установки. Пуск проведен на следующий день.

    Затруднено использование в качестве охладителя КС и сопла ЖРД.
    image
    Агрегат-заправщик РБ жидким кислородом снят с колес и установлен на фундаменте.

    Сейчас всеми изучается возможность использования переохлажденного кислорода либо кислорода в шугообразном состоянии, в виде смеси твердой и жидкой фаз этого компонента.
    Вид будет примерно такой же, как эта красивая ледяная шуга в бухточке правее Шаморы:
    image

    Пофантазируйте: вместо Н2О представьте ЖК (LOX).
    Шугирование позволит увеличить общую плотность окислителя.

    Пример захолаживания (переохлаждения) БР Р-9А: в качестве окислителя в ракете впервые было решено использовать переохлажденный жидкий кислород, что позволило уменьшить общее время подготовки ракеты к пуску и повысить степень ее боеготовности.
    image

    Озон-O3
    image
    Молекулярная масса=48 а.е.м., молярная масса=47,998 г/моль
    Плотность жидкости при -188 °C (85,2 К) составляет 1,59(7) г/см³
    Плотность твёрдого озона при −195,7 °С (77,4 К) равна 1,73(2) г/см³
    Температура плавления −197,2(2) °С (75,9 К)


    Давно инженеры мучились с ним, пытаясь использовать в качестве высокоэнергетического и вместе с тем экологически чистого окислителя в ракетной технике.
    Общая химическая энергия, освобождающаяся при реакции сгорания с участием озона, больше, чем для простого кислорода, примерно на одну четверть (719 ккал/кг). Больше будет, соответственно, и Iуд. У жидкого озона большая плотность, чем у жидкого кислорода (1,35 против 1,14 г/см³ соответственно), а его Ткипения выше (−112 °C и −183 °C соответственно).
    Пока непреодолимым препятствием является химическая неустойчивость и взрывоопасность жидкого озона с разложением его на O и O2, при котором возникает движущаяся со скоростью около 2 км/с детонационная волна и развивается разрушающее детонационное давление более 3·107 дин/см2 (3 МПа), что делает применение жидкого озона невозможным при нынешнем уровне техники, за исключением использования устойчивых кислород-озоновых смесей (до 24 % озона). Преимуществом подобной смеси также является больший удельный импульс для водородных двигателей, по сравнению с озон-водородными. На сегодняшний день такие высокоэффективные двигатели, как РД-170, РД-180, РД-191, а также разгонные вакуумные двигатели вышли по Iуд на близкие к предельным значениям параметры и для повышения УИ осталось лишь одна возможность, связанная с переходом на новые виды топлива.


    Азотная кислота-HNO3
    Состояние жидкость при н.у.
    Молярная масса 63.012 г/моль (не важно, что я использую молярную массу или молекулярную массу-это не меняет сути)
    Плотность 1,513 г/см³
    Т. плав.=-41,59 °C, Т. кип.=82,6 °C

    HNO3 имеет высокую плотность, невысокую стоимость, производится в больших количествах, достаточно стабильна, в том числе при высоких температурах, пожаро- и взрывобезопасная. Главное ее преимущество перед жидким кислородом в высокой температуре кипения, а следовательно в возможности неограниченно долго храниться без всякой теплоизоляции. Молекула азотной кислоты HNO3 – почти идеальный окислитель. Она содержит в качестве “балласта” атом азота и “половинку” молекулы воды, а два с половиной атома кислорода можно использовать для окисления топлива. Но не тут-то было! Азотная кислота настолько агрессивное вещество, что непрерывно реагирует само с собой–атомы водорода отщепляются от одной молекулы кислоты и присоединяются к соседним, образуя непрочные, но чрезвычайно химически активные агрегаты. Даже самые стойкие сорта нержавеющей стали медленно разрушаются концентрированной азотной кислотой (в результате на дне бака образовывался густой зеленоватый «кисель», смесь солей металлов). Для уменьшения коррозионной активности в азотную кислоту стали добавлять различные вещества, всего 0,5% плавиковой (фтористоводородной) кислоты уменьшают скорость коррозии нержавеющей стали в десять раз.
    Для повышения уд.импульса в кислоту добавляют двуокись азота (NO2). Добавка диоксида азота в кислоту связывает попадающую в окислитель воду, что уменьшает коррозионную активность кислоты, увеличивается плотность раствора, достигая максимума при 14% растворенного NO2. Эту концентрацию использовали американцы для своих боевых ракет.

    Мы почти 20 лет искали подходящую тару для азотной кислоты. Очень трудно при этом подобрать конструкционные материалы для баков, труб, камер сгорания ЖРД.
    Вариант окислителя, что выбрали в США с 14 % двуокиси азота. А наши ракетчики поступили иначе. Надо было догонять США любой ценой, поэтому окислители советских марок – АК-20 и АК-27 – содержали 20 и 27 % тетраоксида.
    Интересный факт: в первом советском ракетном истребителе БИ-1 были использованы для полетов азотная кислота и керосин.
    image

    Баки и трубы пришлось изготовлять из монель-металла: сплава никеля и меди, он стал очень популярным конструкционным материалом у ракетчиков. Советские рубли были почти на 95 % сделаны из этого сплава.
    image

    Недостатки: терпимая «гадость». Коррозионною активна. Удельный импульс недостаточно высок. В настоящее время в чистом виде почти не используется.

    Азотный тетраоксид-АТ (N2O4)
    Молярная масса=92,011 г/моль
    Плотность=1,443 г/см³

    «Принял эстафету» от азотной кислоты в военных двигателях. Обладает саомовоспламеняемостью с гидразином, НДМГ. Низкокипящий компонент, но может долго хранится при принятии особых мер.

    Недостатки: такая же гадость, как и HNO3, но со своими причудами. Может разлагаться на окись азота. Токсичен. Низкий удельный импульс. Часто использовали и используют окислитель АК-NN. Это смесь азотной кислоты и азотного тетраоксида, иногда её называют «красной дымящейся азотной кислотой». Цифры обозначают процентное кол-во N2O4.
    image

    В основном эти окислители используются в ЖРД военного назначения и ЖРД КА благодаря своим свойствам: долгохранимость и самовоспламеняемость. Характерные горючие для АТ это НДМГ и гидразин.

    Фтор-F2
    Атомная масса=18,998403163 а. е. м. (г/моль)
    Молярная масса F2, 37,997 г/моль
    Температура плавления=53,53 К (−219,70 °C)
    Температура кипения=85,03 К (−188,12 °C)
    Плотность (для жидкой фазы), ρ=1,5127 г/см³

    Химия фтора начала развиваться с 1930-х годов, особенно быстро-в годы 2-й мировой войны 1939-45 годов и после нее в связи с потребностями атомной промышленности и ракетной техники. Название «Фтор» (от греч. phthoros — разрушение, гибель), предложенное А. Ампером в 1810 году, употребляется только в русском языке; во многих странах принято название «флюор».
    Это прекрасный окислитель с точки зрения химии. Окисляет и кислород, и воду. Расчеты показывают, что максимальный теоретический Iуд можно получить на паре F2-Be (бериллий)-порядка 6000 м/с!
    Супер? Облом, а не «супер»...
    Чрезвычайно коррозионною активен, токсичен, склонен к взрывам при контакте с окисляющимися материалами. Криогенен. Любой продукт сгорания также имеет почти те же «грехи»: жутко коррозионны и токсичны.
    Техника безопасности. Фтор токсичен, предельно допустимая концентрация его в воздухе примерно 2·10-4 мг/л, а предельно допустимая концентрация при экспозиции не более 1 ч составляет 1,5·10-3мг/л.
    ЖРД 8Д21 применение пары фтор + аммиак давало удельный импульс на уровне 4000 м/с.
    Для пары F2+H2 получается Iуд=4020 м/с!
    Беда: HF-фтороводород на «выхлопе».
    Стартовая позиция после запуска такого «энергичного движка»?
    Лужа жидких металлов и прочих растворённых в плавиковой кислоте химических элементов!
    Н2+2F=2HF, при комнатной температуре существует в виде димера H2F2.
    Смешивается с водой в любом отношении с образованием фтороводородной (плавиковой) кислоты. А использованию его в ЖРД КА не реально из-за сложностей хранения.
    image

    Всё то же самое относится и к остальным жидким галогенам, например к хлору.

    Фтороводородный ЖРД тягой 25 т для оснащения обеих ступеней ракетного ускорителя АКС «Спираль» предполагалось разработать в ОКБ-456 В.П.Глушко на базе отработанного ЖРД тягой 10 т на фтороаммиачном (F2+NH3) топливе.

    Перекись водорода-H2O2.
    image

    Она упомянута мною выше в однокомпонентных топливах.
    Walter HWK 109-507: преимущества в простоте конструкции ЖРД. Яркий пример такого топлива-перекись водорода.

    image

    Перекись водорода для роскошных волос и еще 14 секретов применения.
    image

    Alles: список более менее реальных окислителей закончен. Акцентирую внимание на HClО4. Как самостоятельные окислители на основе хлорной кислоты представляют интерес только: моногидрат (Н2О+ClО4)-твёрдое кристаллическое вещество и дигидрат (2НО+НСlО4)-плотная вязкая жидкость.Хлорная кислота (которая из-за Iуд сама по себе бесперспективна), при этом представляет интерес в качестве добавки к окислителям, гарантирующей надёжность самовоспламенения топлива.

    Окислители можно классифицировать и так:
    image

    Итоговый (чаще используемый) список окислителей в связке с реальными же горючими:
    image
    Примечание: если хотите перевести один вариант удельного импульса в другой, то можно пользоваться простой формулой: 1 м/с = 9,81 с.

    В отличие от них-горючих у нас «завались».

    Горючие


    Основные характеристики двухкомпонентных ЖРТ при pк/pа=7/0,1 МПа
    image

    По физико-химическому составу их можно разбить на несколько групп.
    Углеводородные горючие.
    Низкомолекулярные углеводороды.
    Простые вещества: атомарные и молекулярные.
    Для этой темы пока практический интерес представляет лишь водород (Hydrogenium).
    Na, Mg, Al, Bi, He, Ar, N2, Br2, Si, Cl2, I2 и др. я не буду рассматривать в этой статье.
    Гидразиновые топлива («вонючки»).


    Поиски оптимального горючего начались с освоения энтузиастами ЖРД.
    Первым широко использовавшимся горючим стал спирт (этиловый), применявшийся на первых
    советских ракетах Р-1, Р-2, Р-5 («наследство» ФАУ-2) и на самой Vergeltungswaffe-2.
    image

    Вернее раствор 75% этилового спирта (этанол, этиловый спирт, метилкарбинол, винный спирт или алкоголь, часто в просторечии просто «спирт») — одноатомный спирт с формулой C2H5OH (эмпирическая формула C2H6O), другой вариант: CH3-CH2-OH
    У этого горючего два серьёзных недостатка, которые очевидно не устраивали военных: низкие энергетические показатели и низкая стойкость личного состава к «отравлению» таким горючим.

    Сторонники здорового образа жизни (спиртофобы) пытались использовать фурфуриловый спирт-ядовитая, подвижная, прозрачная, иногда желтоватая (до темно-коричневого), со временем краснеющая на воздухе жидкость.
    image
    Хим. формула:C4H3OCH2OH, Рац. формула:C5H6O2. Отвратительная жижа.
    К питью не предназначена.

    Группа углеводородов.
    Керосин
    Условная формула C7,2107H13,2936
    Горючая смесь жидких углеводородов (от C8 до C15) с температурой кипения в интервале 150—250 °C, прозрачная, бесцветная (или слегка желтоватая), слегка маслянистая на ощупь
    плотность — от 0,78 до 0,85 г/см³ (при температуре 20°С);
    вязкость — от 1,2 – 4,5 мм²/с (при температуре 20°С);
    температура вспышки — от 28°С до 72°С;
    теплота сгорания — 43 Мдж/кг.
    Моё мнение: о точной молярной массе писать бессмысленно

    image

    Керосин является смесью из различных углеводородов, поэтому появляются страшные дроби (в хим формуле) и «размазанная» температура кипения.

    Удобное высококипящее горючее. Используется давно и успешно во всём мире в двигателях и в авиации. Именно на нем до сих пор летают «Союзы». Малотоксичен (пить настоятельно не рекомендую), стабилен. Всё же керосин опасен и вреден для здоровья (употребление внутрь).
    А ведь находятся люди, которые им что только ни лечат! Минздрав категорически против!
    Солдатские байки: хорошо помогает избавиться от противных Pthirus pubis.

    Однако и он требует осторожности в обращении при эксплуатации: авария пассажирского самолёта
    Существенные плюсы: сравнительно недорог, освоен в производстве.

    Пара керосин-кислород идеальна для первой ступени. Ее удельный импульс на земле 3283 м/с, пустотный 3475 м/с. Недостатки. Относительно малая плотность.
    image

    Американские ракетные керосины Rocket Propellant-1 или Refined Petroleum-1
    image
    Относительно дешёвый (был):
    image
    image
    Для повышения плотности лидерами освоения космоса были разработаны синтин (СССР) и RJ-5 (США).
    Синтез синтина.

    Керосин имеет склонность к отложению смолистых осадков в магистралях и тракте охлаждения, что отрицательно сказывается на охлаждении.
    На это его свойство педалируют Мухин, Велюров @Co.
    Керосиновые двигатели наиболее освоены в СССР.

    Шедевр человеческого разума и инженерии наша «жемчужина» РД-170/171:
    image

    «Где делают самые лучшие ракетные двигатели в мире».

    Теперь более корректным названием для горючих на основе керосина стал термин УВГ-«углеводородное горючее», т.к. от керосина, который жгли в безопасных керосиновых лампах И. Лукасевича и Я. Зеха, применяемое УВГ «ушло» очень далеко.
    Как пример:нафтил.

    image

    Низкомолекулярные углеводороды

    Метан-CH4
    Молярная масса: 16,04 г/моль
    Плотность газ (0 °C) 0,7168 кг/м³;
    жидкость (−164,6 °C) 415 кг/м³
    Т. плав.=-182,49 °C
    Т. кип.=-161,58 °C


    Всеми сейчас рассматривается как перспективное и дешёвое топливо, как альтернатива керосину и водороду.
    Главный конструктор НПО «Энергомаш» Владимир Чванов:
    — Удельный импульс у двигателя на СПГ высокий, но это преимущество нивелируется тем, что у метанового топлива меньшая плотность, поэтому в сумме получается незначительное энергетическое преимущество. С конструкционной точки зрения метан привлекателен. Чтобы освободить полости двигателя, нужно только пройти цикл испарения — то есть двигатель легче освобождается от остатков продуктов. За счет этого метановое топливо более приемлемо с точки зрения создания двигателя многоразового использования и летательного аппарата многоразового применения.


    Недорог, распространен, устойчив, малотоксичен. По сравнению с водородом имеет более высокую температуру кипения, а удельный импульс в паре с кислородом выше, чем у керосина: около 3250-3300 м/с на земле.

    Неплохой охладитель.
    Недостатки. Низкая плотность (вдвое ниже чем у керосина). При некоторых режимах горения может разлагаться с выделением углерода в твердой фазе, что может привести к падению импульса из-за двухфазности течения и резкому ухудшению режима охлаждения в камере из-за отложения сажи на стенках КС. В последнее время идут активные НОР и НИОКР в области его применения (наряду с пропаном и природным газом) даже в направлении модификации уже сущ. ЖРД (в частности такие работы были проведены над РД-0120).
    image

    Или как «свежий» пример-американский Raptor engine от Space X:
    image

    К этим топливам можно отнести пропан и природный газ. Основные их характеристики, как горючих, близки (за исключением большей плотности и более высокой температуры кипения)к УВГ. И имеются такие же проблемы при их использования.

    Особняком среди горючих позиционируется Водород-H2 (Жидкий: LH2).
    image
    Молярная масса водорода равна 2 016 г / моль или приближенно 2 г / моль.
    Плотность (при н. у.)=0,0000899 (при 273 K (0 °C)) г/см³
    Температура плавления=14,01K (-259,14 °C);
    Температура кипения=20,28K (-252,87 °C);

    Использование пары LOX-LH2 предложено еще Циолковским, но реализовано другими:
    image

    С точки зрения термодинамики Н2 идеальное рабочее тело как для самого ЖРД, так и для турбины ТНА. Отличный охладитель, при чем как в жидком, так и в газообразном состоянии. Последний факт позволяет не особо бояться кипения водорода в тракте охлаждения и использовать газифицированный таким образом водород для привода ТНА.
    Такая схема реализована в Aerojet Rocketdyne RL-10-просто шикарный (с инженерной точки зрения) движок:
    image

    Наш аналог (даже лучше, т.к. моложе): РД-0146 (Д, ДМ) — безгазогенераторный жидкостный ракетный двигатель, разработанный Конструкторским бюро химавтоматики в Воронеже.
    image
    Особенно эффективен с сопловым насадком из материала «Граурис».


    Высокий удельный импульс-в паре с кислородом 3835 м/с.
    image

    Из реально используемых это самый высокий показатель. Эти факторы обуславливают пристальный интерес к этому горючему. Экологически чист, на «выходе» в контакте с О2: вода (водяной пар).
    Распространен, практически неограниченные запасы. Освоен в производстве. Нетоксичен.

    Однако есть очень много ложек дегтя в этой бочке мёда.

    1. Чрезвычайно низкая плотность. Все видели огромные водородные баки РН «Энергия» и МТКК «Шаттл». Из-за низкой плотности применим (как правило) на верхних ступенях РН.
    image
    image

    Кроме того низкая плотность ставит непростую задачу для насосов: насосы водорода многоступенчатые для того что бы обеспечить нужный массовый расход и при этом не кавитировать.
    image

    По этой же причине приходится ставить т.н. бустерные насосные агрегаты горючего (БНАГ) сразу за заборным устройством в баках, дабы облегчить жизнь основному ТНА.
    image

    Насосы водорода для оптимальных режимов требуют значительно высокой частоты вращения.

    2. Низкая температура. Криогенное топливо. Перед заправкой необходимо проводить многочасовое захолаживание (и/или переохлаждение) баков и всего тракта. Баки РН «Falocn 9FT» взгляд изнутри:
    image

    Подробнее о «сюрпризах»:
    «МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ВОДОРОДНЫХ СИСТЕМАХ» Н0Р В.А. ГордеевВ.П. Фирсов, А.П. Гневашев, Е.И. Постоюк
    ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, КБ «Салют»; «Московский авиационный институт (Государственный технический университет)
    В работе дана характеристика основных математических моделей тепломассообменных процессов в баке и магистралях водорода кислородно-водородного разгонного блока 12КРБ. Выявлены аномалии в подаче водорода в ЖРД и предложено их математическое описание. Модели отработаны в ходе стендовых и летных испытаний, что дало возможность на их базе прогнозировать параметры серийных разгонных блоков различных модификаций и принимать необходимые технические решения по совершенствованию пневмогидравлических систем.

    Низкая температура кипения затрудняет хранение этого топлива.

    3. Жидкий водород обладает некоторыми свойствами газа:
    Коэффициент сжимаемости (pv/RT)при 273,15 К: 1,0006 (0,1013 МПа), 1,0124 (2,0266 МПа), 1,0644 (10,133 МПа), 1,134 (20,266 МПа), 1,277 (40,532 МПа);
    Водород может находиться в орто- и пара-состояниях. Ортоводород (о-Н2) имеет параллельную (одного знака) ориентацию ядерных спинов. Пара-водород (п-Н2)-антипараллельную.
    При обычных и высоких температурах Н2 (нормальный водород, н-Н2) представляет собой смесь 75% орто- и 25% пара-модификаций, которые могут взаимно превращаться друг в друга (орто-пара-превращение). При превращении о-Н2 в п-Н2 выделяется тепло (1418 Дж/моль).

    Это всё накладывает дополнительные трудности в проектировании магистралей, ЖРД, ТНА, циклограммы работы, и особенно насосов.

    4. Газообразный водород быстрее других газов распространяется в пространстве, проходит через мелкие поры, при высоких температурах сравнительно легко проникает сквозь сталь и другие материалы. Н2г обладает высокой теплопроводностью, равной при 273,15 К и 1013 гПа 0,1717 Вт/(м*К) (7,3 по отношению к воздуху).
    Водород в обычном состоянии при низких температурах малоактивен, без нагревания реагирует лишь с F2 и на свету с Сl2. С неметаллами водород взаимодействует активнее, чем с металлами. С кислородом реагирует практически необратимо, образуя воду с выделением 285,75 МДж/моль тепла;


    5. Со щелочными и щелочно-земельными металлами, элементами III, IV, V и VI группы периодической системы, а также с интерметаллическими соединениями водород образует гидриды. Водород восстанавливает оксиды и галогениды многих металлов до металлов, ненасыщенные углеводороды – до насыщенных (см. Гидрирование).
    Водород очень легко отдает свой электрон. В растворе отрывается в виде протона от многих соединений, обусловливая их кислотные свойства. В водных растворах Н+ образует с молекулой воды ион гидроксония Н3О. Входя в состав молекул различных соединений, водород склонен образовывать со многими электроотрицательными элементами (F, О, N, С, В, Cl, S, Р) водородную связь.

    6. Пожароопастность и взрывоопасность. Можно не рассусоливать: гремучую смесь все знают.
    Смесь водорода с воздухом взрывается от малейшей искры в любой концентрации — от 5 до 95 процентов.
    image

    Т.о. водород есть и Gut (даже Sehr Gut), и одновременно „головная боль“ (даже сильная боль головная).
    Первый закон диалектики: „Единство и борьба противоположностей“ /Georg Wilhelm Friedrich Hegel/

    Впечатляет Space Shuttle Main Engine (SSME)?
    image
    image

    Вероятно увидев это и посчитав его стоимость (стоимость вывода на орбиту 1 кг ПН) законодатели и те кто рулит бюджетом США и NASA в частности… решили „ну его нафиг“.
    Ия их понимаю- на РН „Союз“ и дешевле и безопаснее, да использование РД-180/181 снимает многие проблемы американских РН и существенно экономит деньги налогоплательщиков.
    image
    Самый лучший ракетный двигатель — это такой двигатель, который вы можете произвести/купить, при этом он будет обладать тягой в требуемом вам диапазоне (не слишком большой или маленькой) и будет эффективным настолько(удельный импульс, давление в камере сгорания), что его цена не станет неподъемной для вас.
    Филипп Терехов@lozga

    Наиболее освоены водородные двигатели в США.
    Сейчас мы позиционируемся на 3-4 месте в „Водородном клубе“ (после Европы, Японии и Китая/Индии).

    Отдельно упомяну твёрдый и металлический водород.


    image
    Твердый водород кристаллизуется в гексагональной решетке (а = = 0,378 нм, с = 0,6167 нм), в узлах которой расположены молекулы Н2, связанные между собой слабыми межмолекулярными силами; плотность 86,67 кг/м³; С° 4,618 Дж/(моль*К) при 13 К; диэлектрик. При давлении свыше 10000 МПа предполагается фазовый переход с образованием структуры, построенной из атомов и обладающей металлическими свойствами. Теоретически предсказана возможность сверхпроводимости „металлический водород“.
    Твёрдый водород—твёрдое агрегатное состояние водорода.
    Температура плавления −259,2 °C (14,16 К).
    Плотностью 0,08667 г/см³ (при −262 °C).
    Белая снегоподобная масса, кристаллы гексагональной сингонии.

    Шотландский химик Дж. Дьюар в 1899 году впервые получил водород в твёрдом состоянии.
    Для этого он использовал регенеративную охлаждающую машину, основанную на эффекте Джоуля—Томсона.
    image

    Беда с ним. Он постоянно теряется: »Ученые потеряли единственный в мире образец металлического водорода".
    Почему-то мне это напомнило «нанотанк Чубайса». Это нано-чудо не могут найти уже лет 7 или больше.

    Анамезон, антивещество, метастабильный гелий пока оставлю за кадром.



    Гидразиновые топлива («вонючки»)
    Гидразин-N2H4
    Состояние при н.у.- бесцветная жидкость
    Молярная масса=32.05 г/моль
    Плотность=1.01 г/см³

    Очень распространенное топливо.
    Хранится долго, и его за это «любят». Широко используется в ДУ КА и МБР, т.е. там, где долгохранимость имеет критическое значение.
    image

    Кого смутил Iуд в размерности Н*с/кг отвечаю: это военное обозначение.
    Ньютон — производная единица, исходя из второго закона Ньютона она определяется как сила, изменяющая за 1 секунду скорость тела массой 1 кг на 1 м/с в направлении действия силы. Таким образом, 1 Н = 1 кг·м/с2.
    Соответственно: 1 Н*с/кг =1 кг·м/с2*с/кг=м/с.
    Освоен в производстве.
    image

    Недостатки: токсичен, вонючий.
    Для человека степень токсичности гидразина не определена. По расчётам S. Krop опасной опасной концентрацией следует считать 0,4 мг/л. Ch. Comstock с сотрудниками полагает, что предельно допустимая концентрация не должна превышать 0,006 мг/л. Согласно более поздним американским данным, эта концентрация при 8-часовой экспозиции снижена до 0,0013 мг/л. Важно отметить при этом, что порог обонятельного ощущения гидразина человеком значительно превышает указанные числа и равен 0,014-0,030 мг/л. Существенным в этой связи является и тот факт, что характерный запах ряда гидразинопроизводных ощущается лишб в первые минуты контакта с ними. В дальнейшем вследствие адаптации органов обоняния, это ощущение исчезает, и человек, не замечая того, может длительное время находиться в зараженной атмосфере, содержащей токсические концентрации названного вещества.

    Пары гидразина при адиабатном сжатии взрываются.Склонен к разложению, что однако позволяет его использовать как монотопливо для ЖРД малой тяги (ЖРДМТ). В силу освоенности производства более распространен в США.

    Несимметричный диметилгидразин (НДМГ)-H2N-N(CH3)2
    Хим. формула:C2H8N2, Рац. формула:(CH3)2NNH2
    Состояние при н.у.- жидкое
    Молярная масса=60,1 г/моль
    Плотность=0,79±0,01 г/см³

    Широко используется на военных двигателях в следствие своей долгохранимости. При освоении технологии ампулирования-практически исчезли все проблемы.
    Имеет более высокий импульс по сравнению с гидразином.
    image

    Плотность и удельный импульс с основными окислителями ниже керосина с теми же окислителями.
    Самовоспламенятся с азотными окислителями. Освоен в производстве в СССР.
    Любимое топливо В.П.Глушко. Не любимое топливо моего ОЗК и окружающей живой природы.
    image

    Могу написать целую статью про его гадкие свойства (на основе эксплуатации ЗРК С-200).
    image

    Используется, как правило, с азотными окислителями на ЖРД МБР, БРПЛ и КА.
    image

    Недостатки: крайне токсичен. Такая же «вонючка». На порядок дороже керосина.
    image

    Гидразин чрезвычайно ядовит


    Для повышения плотности часто используют в смеси с гидразином-т.н. аэрозин-50, где 50-это процентное соотношение НДМГ. Более распространен в СССР.
    А в реактивном двигателе французского истребителя-бомбардировщика Dassault Mirage III (хорошее видео-рекомендую) НДМГ используют как активизирующую добавку к традиционному топливу.

    По поводу гидразиновых топлив.
    image
    Удельная тяга равна отношению тяги к весовому расходу топлива; в этом случае она измеряется в секундах (с = Н·с/Н = кгс·с/кгс). Для перевода весовой удельной тяги в массовую её надо умножить на ускорение свободного падения (примерно равное 9,81 м/с²)


    За кадром остались:
    Анилин, метил-, диметил-и триметиламины и CH3NHNH2-Метилгидразин (он же монометилгидразин или гептил) и пр.
    Они не так распространены. Главное достоинство горючих группы гидразина-долгохранимость при использовании высококипящих окислителей. Работать с ними очень неприятно-токсичны горючие, агрессивные окислители, токсичны продукты сгорания.

    На профессиональном жаргоне эти топлива называют «вонючими» или «вонючками».

    Можно с высокой степенью уверенности сказать, что если на РН стоят «вонючие» двигатели, то «до замужества» она была боевой ракетой (МБР, БРПЛ или ЗУР-что уже редкость). Химия на службе армии.
    image
    image

    Исключение, пожалуй, лишь РН Ariane- изделие кооператива: Aérospatiale, Matra Marconi Space, Alenia, Spazio, DASA и др. Её миновала в «девичестве» подобная участь боевой.
    image

    Военные практически все перешли на РДТТ, как более удобные в эксплуатации. Ниша для «вонючих» топлив в космонавтике сузилась до использования в ДУ КА, где требуется долгое хранение без особых материальных или энергетических затрат.
    Пожалуй кратко обзор можно выразить графически:
    image

    Активно работают ракетчики с метаном. Особых эксплуатационных трудностей нет: позволяет неплохо поднять давление в камере (до 40 МПа) и получить хорошие характеристики.
    (РД0110МД, РД0162. Метановые проекты. Перспективные многоразовые ракеты-носители) и остальными природными газами (СПГ).
    image
    ЦСКБ «Прогресс» предлагает создать ракетный двигатель, работающий на СПГ


    О прочих направления по повышению характеристик ЖРД (металлизация горючих, использование Не2, ацетам и прочем) я напишу позже. Если будет интерес.
    Использование эффекта свободных радикалов-хорошая перспектива.
    Детонационное горение-возможность для долгожданного прыжка на Марс.

    Послесловие (нормальное):

    вообще все ракетные ТК (кроме НТК), а так же попытка изготовить их в домашних условиях- очень опасны. Предлагаю внимательно ознакомиться:

    26-летний Крис Монгер, отец двоих детей, решил приготовить в домашних условиях ракетное топливо по инструкции, подсмотренной на YouTube. Смесь, которую он готовил на плите в кастрюле, ожидаемо взорвалась. В итоге мужик получил огромное количество ожогов и провел в больнице пять дней.

    image

    Все домашние (гаражные) манипуляции с такими химическими компонентами чрезвычайно опасны и к местам их разлива без ОЗК и противогаза-ЛУЧШЕ не подходить:
    image

    Как и с разлитой ртутью: звонить в МЧС, быстро приедут и всё профессионально подберут.

    Послесловие, которое должно быть на самом деле
    предисловием:
    В принципе по комментариям к статье внизу видно для чего оно.
    Кратко, без вываливания всей писанины и переписки суть С.С. Факас и его друзья, сподвижники и т.д. обвинили меня смотрим скрин
    image
    «украл», «не указывает источники», «не может ответить на элементарные вопросы » и т.д.

    1. Ни чего не крал. Вот статья:Факас С.С.«Основы ЖРД. Рабочие тела»
    Ни какого указания на «все материалы, размещённые на сайте, являются интеллектуальной собственностью автора» нет. Можно проверить.
    Запретов на копирование, использование и распространения нет.
    2. Я всегда связываюсь с автором и всегда (если он отвечает) получаю ответ:
    image
    такой же или аналог. Могу привести примеры. Отказов не было.
    причём авторы этих материалов с регалиями, и работы их действительно авторские (оригинальные).
    Любой может попытаться связаться с С.С. Факас кликнув «пишите мне».
    Результата будете ждать долго. Жизни не хватит.
    То же самое сделал и я. Ответа не получил. Зато получил письмо в личку от sergiy_fakas
    image
    майл «почил в бозе, ищи через „аську“ (Светку, Наташку) т.е. осуществить полноценную ОРД на территории Украины. Я не готов на такие усилия.
    3. См.п.1 можно спорить об оригинальности, авторстве и эксклюзивности текста.
    Да. Фраза „о флеймоопасности темы“ согласен „украдена“. Больно заковыриста и понравилась.
    Но рядом с ней не стоит Факас С.С.
    »Текст настолько мой"-а кто отрицал? В первоисточниках (ссылка) указано:
    image
    Согласен и виновен: копировал и вставлял, схалявил. Но тем он (текст) мне и понравился, что написан человеком с юмором и бывшим в теме.
    Тем более мне этот текст и притащил мой отпрыск.
    На счёт оригинальности: на вкус и цвет.
    Рекомендую почитать Г.Г. Гахун «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей», Москва, «Машиностроение, 1989., скачать можно здесьздесь.
    по мне так это конспект лекций кого-то из авторов
    4. Хороший урок мне.
    4.1.Там (в тексте) смайликов столько, что на ГИКе закармили и заминусовали бы на ура.
    Потрудился, смайлики убрал
    4.2. Переработка „украденого“ позволила в модифицированной статье убрать откровенные ляпы (пропущенные мной):
    Молекулярный вес — 32

    Вес! Он на Земле один (на уровне моря), а на пике Коммунизма совсем другой, на Луне третий.
    Вес он такой… изменчивый
    Молекулярный вес — 63,016

    Чего 61,016? литров или километров?
    Я не упомянул монометилгидразин, метилгидразин и пр.

    Но монометилгидразин — метилгидразин (он же монометилгидразин, ММГ, CH3NHNH2) химическое вещество, производное гидразина.Т.е. то же самое.
    Химическая формула — О2 (мне нравится американское обозначение LOX).

    Но О2 — это газ, а ЖК-это О или по английски Liquid oxygen, LOX
    Могу дальше ковырять, да стоит ли.
    5. Ни какой выгоды от „кражи“ не наварил. Я не персонифицирован, инкогнито. Ни сайта, как к уважаемого С.Факас, ни студентов. Карма и рейтинг? А счем их едят?
    ППА?
    -меня вряд ли возбудят 1500 р.
    -что бы участвовать в ППА… это жить надо на сайте. Причём с момента его основания!
    У кого есть хотя бы один из значков: «Автор», «Звезда», «Легенда» или «Старожил»?

    Всё приедается.
    День потрачен, копипаст исключён.
    Просьба службы поддержки «Geektimes» выполнена.
    Ошибки (грамматика и фактурные) исправлены. Все счастливы. Мне урок.Моему знакомому живой материал для работы по „Психоматрице индивидуума интернет сообщества“ (за точность воспроизведения не ручаюсь). Мне кажется так лучше.
    Дальше не будут полоскать бельё. Позицию прояснил. Если кого обидел- приношу извинения.
    Всем спасибо.


    Первоисточники
    Качур П. И., Глушко А. В. „Валентин Глушко. Конструктор ракетных двигателей и космических систем“, 2008.
    Г.Г. Гахун „Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей“, Москва, „Машиностроение, 1989.
    Возможность увеличения удельного импульса жидкостного ракетного двигателя
    при добавлении в камеру сгорания гелия С.А. Орлин МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
    М.С.Шехтер. “Топлива и рабочие тела ракетных двигателей», Машиностроение" 1976
    Завистовский Д. И.«Беседы о ракетных двигателях» (www.rocketengines.ru).
    Филипп Терехов lozga (www.geektimes.ru).
    «Виды топлива и их характеристика.Топливо горючие вещества, используемые для получения тепла. Состав топлива Горючая часть — углерод С — водород Н — сера.» — презентация Оксана Касеева
    Факас С.С.«Основы ЖРД. Рабочие тела»

    Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

    Продолжать ли про остальные ракетные топлива (для РДТТ, для ЯРД, гибридные и т.д.)?
    Поделиться публикацией
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    Реклама
    Комментарии 139
    • +3
      Хорошая статья.
      Могу еще порекомендовать по теме отлично читающуюся книжку — Ignition: An informal history of liquid rocket propellants, развлекательно даже.
    • +2
      Ну что, скажем автору, что СССР распался или не надо?))
      А по делу — суперская статья. Очень жду разбора сложности РД-253 и движка Шаттла. Было бы здорово ещё добавить к сравнению РД-170, чтобы была понятна примерная зависимость «у.и.-сложность конструкции», пусть и для разных топлив. А уж совсем было бы здорово, если бы в сравнении был ещё РД-107 и текущий двигатель первой ступени РН Союз))
      Ещё есть вопрос. Про ядерные двигатели не хотите написать? А то наши там кажется что-то готовят.
      • 0
        И про ГПВРД хочу рассказ. В чём там загвоздка по сравнению с обычным и сверхзвуковым прямоточником ну и всё такое прочее. Если вас не затруднит — сделаете как минимум одного человека на планете счастливее!
      • 0
        Ну что, скажем автору, что СССР распался или не надо?))

        «Блин… а мужики то не занют» тм.
        я попробую «разобрать»
        про ЯРД в статье вопросник висит. Если интересно -то да.
        Это специальность бауманки Э.1.4 вроде, или Э.1.3
      • +2

        Спасибо, очень интересно!
        Возник ещё вопрос: почему из углеводородов используется именно керосин, а не, скажем, бензин? У него выше УИ или его выбрали по каким-то другим соображениям?

        • 0
          Возник ещё вопрос: почему из углеводородов используется именно керосин, а не, скажем, бензин? У него выше УИ или его выбрали по каким-то другим соображениям?

          ну если калорийность примерно одинакова, но бензин уж слишком легко воспламеняется...

          • 0
            тут скорее играет роль температура горения
            • +4
              почему из углеводородов используется именно керосин

              1.Октановые числе реактивного керосина порядка 45 (примерно как у дизеля).Бензина?
              Во время детонации смесь горит со скоростью 800-1200 м/с, т.е. взрывается.
              2.Теплотворность керосина выше чем бензина, т.е. при сжигании одного кг керосина выделяется больше энергии.
              Но:
              -Температура горения бензина примерно 1100* С, керосина — примерно 800*С
              прогар лопаток ТНА
              -на килограмм почти одна и та же, а вот на литр она существенно различается — керосин болельшую плотность имеет.
              Чем длиннее цепочка, тем тяжелее становятся углеводороды.

              Если рассматривать цепочки в порядке возрастания их длины, то первые четыре – метан (CH4), этан (C2H6), пропан (C3H8) и бутан (C4H10) – это газы, температура кипения которых -107, -67, -43 и -18 °C соответственно.

              Углеводороды с более длинными цепочками (вплоть до C18H32) – при комнатной температуре будут находиться в жидком состоянии. А еще более длинные цепочки (с количеством атомов углерода 19 и больше) при комнатной температуре будут находиться в твердом состоянии.

              Чем длиннее цепочка, тем выше температура ее кипения и, соответственно, тем менее летучим становится углеводород.

              C7H16 — C11H24 смешивают и используют для производства бензина.
              углеводороды с цепочками, количество атомов углерода в которых C12 — C15 – это керосин.
              3. Керосин обладает прекрасными смазывающими качествами (насосы, топливная аппаратура ...)
              4. Ниже коэффициент температурного расширения — проще измерение и дозировка при изменении внешних условий. Проще «управляется» при высоких температурах и давлениях.
              5. Банально дешевле он, и значительно.
              6. Лучше химическая стабильность при хранении (бензин «живёт» 1-2 года)
              7.Давление насыщенных паров.
              8. и т.д.
              • 0
                Извините, но есть контрвопрос. Не вполне понятно сравнение бензина с керосином и дизтопливом по октановому числу. И что? В огороде бузина, а в Киеве дядька. А если по цетановому числу сравнивать? А если по их комбинации с произвольными коэффициентами? А какой из параметров топлива для поршневого двигателя имеет бОльшее отношение к ЖРД?
                Другие тезисы тоже не вполне убеждают меня, но об этом, если зайдет речь, потом.
                • 0
                  Не вполне понятно сравнение бензина с керосином и дизтопливом по октановому числу. И что?

                  ОЧ- детонационная стойкость топлива (способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии).
                  Имелось ввиду ОЧИ.
                  топливу в РД предпочтительнее самовоспламенться…
                  Октановые числе реактивного керосина и дизеля порядка 45, поэтому и иной способ воспламенения – топливо впрыскивается в уже сжатый окислитель

                  про детонацию
                  пока РД топчутся в зоне дефлаграции. К детонационному горению лишь подбираются.
                  камеры сгорания с непрерывной детонацией предложенs в 1959 г. академиком АН СССР Б.В. Войцеховским
                  Про «ЦЧ, бузину, огород, Киев и дядьку»- я ничего не писал
                  • +1
                    Это просто летчик.jpg какой-то!
                    Я немножечко знаю про октановое число. Вопрос был в другом.
                    Какие параметры углеводородного топлива для поршневого двигателя актуальны для ЖРД?
                    Для бензоглотов, грубо, говоря, чем больше ОЧ, тем лучше. Что в случае ЖРД?
                    Для дизеля существенным параметром является ЦЧ, которое тоже имеет предпочтительные значения. Как они соотносятся с требованиями ЖРД?
                    У керосина паршивое для бензина ОЧ; его используют потому, что такое для ЖРД оно и нужно, или потому, что это не очень важный параметр и «и так сойдет», зато «дешево и сердито»?
                    Ваш ответ получился «выводы делайте сами», но я не сдюжил, так что помогите убогому.
                    • +1
                      Да никак это октановое число на горение в ЖРД не влияет. Это число — исключительно характеристика топлива при его сгорании в поршневом двигателе. Там, как известно, предварительно подготовленная смесь топлива с окислителем в ГАЗОВОЙ фазе сжимается поршнем и нагревается. При этом возможно самовоспламенение раньше достижения ВМТ, что приведет к порче двигателя. Всё, применимость этого числа вне оговоренной ситуации вообще не имеет смысла! В ЖРД смешение компонентов идет при постоянном давлении в камере сгорания — какое там октановое число нафиг! Я думаю керосин — потому что цена+плотность при том же самом УИ. Ну еще опасность при заправке — бензин может бабахнуть не сильно хуже гремучей смеси. Думаю, если б не проблема с коксованием и высокая вязкость, то и мазутом бы заправляли.
          • 0
            Раскажите пож. о ТНА, как он так быстро расскручивается при запуске?
            Какими методами достигается герметизация валов при таких давлениях?
            • 0
              Раскажите пож. о ТНА, как он так быстро расскручивается при запуске?

              Хорошо. Но это статья. в чате не получится.
              У Филипп Терехов lozga (www.geektimes.ru) есть статья на гике
              • +1
                Гахун вам в промощь. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей. Куча схем, до того считавшихся секретными
              • 0
                Немного не в тему: как вы думает, что лучше заливать сначала — горючее или окислитель? с точки зрения безопасности запуска. И тогда как лучше располагать баки с точки зрения прочности конструкции?

                У Р-9 непонятно почему они расположены так.

                Интересная, мне кажется, идея, но требует расчетов: от баков с горючем не требуется большой прочности ( в отличие от баков с окислителем) и они получаются легкими. Почему бы не сделать один бак с горючем на 2 ступени, в корпусе первой ступени остается только бак с окислителем. Получится дешевле и надежней, вес второй ступени увеличится совсем немного.
                • 0
                  Немного не в тему: как вы думает, что лучше заливать сначала — горючее или окислитель


                  АТ+НДМГ так:
                  image
                  Почему бы не сделать один бак с горючем на 2 ступени, в корпусе первой ступени остается только бак с окислителем.

                  формула Циолковского: ракетный поезд.
                  Тара (сухая масса супени) паразитная масса.
                  посему ступени «отбрасывают» не смотря на дорогой РД
                  • +1
                    как лучше располагать баки с точки зрения прочности конструкции?

                    Чтобы нагрузки были поменьше ;) Серьёзно. Всё зависит от распределения масс, которое определяется компонентами топлива и размерами баков каждого блока.


                    от баков с горючем не требуется большой прочности ( в отличие от баков с окислителем)

                    Такой зависимости нет.


                    Почему бы не сделать один бак с горючем на 2 ступени, в корпусе первой ступени остается только бак с окислителем

                    Ээм так двигателям для работы нужны оба компонента.

                    • 0
                      Что заливать и чем охлаждать камеру — зависит от многих факторов — в частности от криогенности. В идеале жидкость по дороге не должна перейти в газ (исключения есть, но требование такое желательно)
                    • 0
                      «H2F2-фтороводород» формула только у него другая. Странно читать про гидразины, что они — окислители. Ну и, думаю, немало других химических странностей.

                      Кстати про хранение фтора: никель и медь с ним реагируют с образованием защитной пленки, так что эти металлы вполне можно использовать…
                      • 0
                        «H2F2-фтороводород» формула только у него другая.

                        при комнатной температуре существует преимущественно в виде димера H2F2 или [HF]2
                        image
                        так что эти металлы вполне можно использовать…

                        всё сложнее.
                        1. а если прольётся? СК(СП) и персоналу абзац
                        2. а продукт сгорания (окисления)?
                        • 0
                          Тогда уж HnFn, там водородные связи сильные…
                          • 0
                            тогда уж (HF)n, связи-то водородные межмолекулярные
                            в статье есть недочеты в изложении химической составляющей, но уж если вы решили докопаться до деталей, то уж сделайте так, чтоб и до вас не докопались.
                            И да, я не докопаться, если честно, просто написание HnFn глаз режет, если честно.
                      • 0

                        Бросились в глаза заниженные значения удельного импульса.


                        Гидразиновые топлива
                        токсичны продукты сгорания

                        А вот про это поподробнее. Какие же из них токсичны?

                        • 0
                          А вот про это поподробнее. Какие же из них токсичны?

                          При окислении гептила сильными окислителями на основе азотной кислоты (окислитель амил) образуются: диметиламин, тетраметилтетразен, нитрозодиметиламин, метилендиме-тилгидразин, формальдегид, синильная кислота, окислы азота и другие продукты окисления.Обладает кумулятивными свойствами, т.е. накапливается в организме.

                          Справка:
                          Синильная кислота- боевое отравляющее вещество.Впервые в роли боевого отравляющего вещества синильная кислота была использована французской армией 1 июля 1916 года на реке Сомме.
                          Синильная кислота являлась основной составной частью препарата «Циклон Б», который применялся нацистами во время Второй мировой войны для убийства людей в концентрационных лагерях.
                          Это целая статьища. Я попробую написать, главное, что бы не повторилась судьба Никитина
                          Шутка. не тот уровень
                          • –1
                            При окислении гептила сильными окислителями на основе азотной кислоты (окислитель амил) образуются:...

                            Это же чепуха.
                            Вода, азот, углекислый газ, угарный газ, водород.

                            • +1
                              Это в вики.
                              а в жизни Км и альфа
                              массовое соотношение окислитель/горячючее 1,6:1 или 2,6:1 =совершенно дикий избыток окислителя
                              N2O4: НДМГ = 2.6:1 (260 г. и 100 г. соответственно):
                              image+ метан+ пропан+ и тд
                              Итог:
                              Продукты сгорания гептила и амила (окисления) при испытании ракетных двигателей
                              -Нитрозодиметиламин
                              -Тетраметилтетразен
                              -NO, СО
                              -синильная кислота (цианистый водород, цианистоводородная кислота, нитрил муравьиной к-ты)
                              -Формальдегид (муравьиный альдегид)
                              и еще по мелочи

                              • +1
                                Зачем лукавить и вводить в заблуждение, приводя результат вычисления только в камере? Да и даже если так — достаточно теперь посмотреть на доли.
                                Вот что мне показали Rocket Propulsion Analysis и Propellant Evaluation Program для тех же компонентов топлива и значений давления в камере и на срезе сопла, что у РД-253:
                                Скрытый текст
                                image
                                image
                                • 0
                                  Зачем лукавить и вводить в заблуждение, приводя результат вычисления только в камере

                                  Зачем подозревать других в поведении, реакциях свойственной Вам?
                                  Вот что мне показали

                                  Я что возражаю?
                                  можете встать под площадку старта РН «Протон» и подышать продуктами реакции.
                                  Я не против.
                                  Не пойму чего вы мне хотите доказать?
                                  • –1
                                    чего вы мне хотите доказать?

                                    Совсем не так. Читателям.

                          • 0
                            Бросились в глаза заниженные значения удельного импульса.

                            от конструкции РД ( закрытый или открытый цикл), расширения сопла, противодавлении, Км(как организовано охлаждение) и тд много зависит.
                            • +1

                              Так-то да, но стоило бы указать какие-нибудь теоретически предполагаемо достижимые или реально достигнутые на серийных двигателях на сегодняшний день:
                              кислород-керосин — РД0124 — 3522 м/с
                              кислород-водород — RL-10B-2 — 4565 м/с
                              АТ-НДМГ — С5.98 — 3222 м/с

                          • +2
                            Шикарная статья, спасибо.
                            Такой вопрос (но скорее даже не к ТС'у, а к комментаторам). Из чего складывается стоимость запуска? В процентном соотношении приблизительно, топливо+стоимость изготовления ракеты. И если основную стоимость составляет изготовление, то в чем причины? Можно ли существенно удешевить при массовом производстве? «Железное производство», для меня темный лес, так что не обессудьте.
                            • +3
                              Примерно так:
                              Конструкция ракеты — 60-80%
                              Стартовые операции — 20-40%
                              Топливо — 0.1-1%

                              Почему так дорого? Потому что маленькая серийность.
                              Если потратить на разработку полмиллиарда и запустить 10 раз — сразу имеем +50М к каждому запуску, и это не считая собственно стоимости изготовления ракеты.
                            • +1
                              Из чего складывается стоимость запуска? В процентном соотношении приблизительно, топливо+стоимость изготовления ракеты

                              какой тип РД?
                              Какая стартовая масса РН?
                              Какова стоимость углеводородов на рынке на текущий момент?
                              Сейчас барель 57$, а был 150, а когда-то 6$
                              кол-во запусков?
                              почитайте:
                              Незаметные сложности ракетной техники
                              ч.1-4

                              • 0
                                К примеру Протон-М, на 2015 год стоимость запуска озвучивалась 65-70kk$. Сколько топлива в ней известно, но цену на него найти не получилось. Собственно на данном примере, какую часть стоимости запуска занимает топливо?10%?50%? Или даже больше? Статью видел, спасибо. Но откровенно говоря мне не хватает знаний, что бы оценить стоимость воплощения в «железе» и прикинуть сколько это будет стоить строй 10 или 1000 ракет в год.
                                • 0
                                  Собственно на данном примере, какую часть стоимости запуска занимает топливо?10%?50%? Или даже больше?

                                  в 2003 году стоимость производства ракеты, отраженная в контрактах с заказчиками, составляла $8 млн, к 2013 году эта сумма увеличилась до $40 млн. (это вытянуто из страховок)
                                  что коррелируется с:
                                  image
                                  у нас ЖЦИ ( стоимость ) по другому считают.
                                  Траты СССР для РФ не включаются
                                  • 0
                                    Спасибо, теперь более-менее понятно соотношение.
                              • 0
                                Вот даже обидно, про F2 упомянули, а про FOOF — нет. А ведь так хочется мечтать.
                                • 0
                                  Лучше мечтайте иначе, это не тот случай.
                                  Лучше считайте, что такого соединения нет.
                                  Овчинка выделки не будет стоить никогда.
                                • 0
                                  Следует отметить, что НДМГ, как и вообще 1,1-дизамещенные гидразины, являются общеизвестными канцерогенами. В этой связи меня всегда удивляло, что их, а не какие-то близкие по теплотворной способности изомеры, используют как топливо.
                                  Возможно, спасают отработанная технология, культура производства и обращения, ну и все такое, но меня удивляло.
                                  Кроме того, автор упомянул фтор и озон как возможные окислители. Вот что меня поразило, что это кто-то когда-то вообще думал в таком качестве!
                                  Потому что фтор — это очень-очень проблемный вариант. просто как вещество, в смысле получения, транспортировки и хранения, не говоря о фтороводороде в продуктах сгорания. Но ладно, это можно списать на юношеский задор на заре космической эпохи.
                                  Но озон даже на этом фоне — это реально лютый пц. Это нехранибельное, нетранспортируемое и не накапливаемое в сколь-нибудь заметных количествах вещество.
                                  • 0
                                    Насчёт соединений фтора, из упомянутой выше книжки «Ignition! ...»:
                                    — «Это случилось во время монтажных работ в Шревепорте, Луизиана, во время подготовке к отправке стального цилиндра с CTF (фторид хлора).
                                    Цилиндр был охлаждён сухим льдом, чтобы упростить загрузку в него вещества, и холод сделал сталь хрупкой. В процессе переноса цилиндра на платформу он треснул и тонна CTF вылилась на пол. Он разъел 11 дюймов бетона и образовал трёхфутовую дыру в гравии под ним, заполнив всё парами, которые разъели всё что было поблизости, превратив в адское месиво.
                                    Появилась гражданская оборона и начала эвакуировать окрестности и, пока ситуация не нормализовалась, было, мягко говоря, довольно шумно.
                                    Чудесным образом никто не погиб, хотя была одна потеря — человек, который закреплял цилиндр, когда тот треснул. Его нашли в пятистах футах, где он достиг 2M (двух скоростей звука) и всё ещё продолжал набирать скорость, когда был остановлен сердечным приступом.»

                                    «It happened at their Shreveport, Louisiana, installation, while they were preparing to ship out, for the first time, a one-ton steel cylinder of CTF (Chlorine trifluoride,). The cylinder had been cooled with dry ice to make it easier to load the material into it, and the cold had apparently embrittled the steel. For as they were maneuvering the cylinder onto a dolly, it split and dumped one ton of chlorine trifluoride onto the floor. It chewed its way through twelve inches of concrete and dug a threefoot hole in the gravel underneath, filled the place with fumes which corroded everything in sight, and, in general, made one hell of a mess. Civil Defense turned out, and started to evacuate the neighborhood, and to put it mildly, there was quite a brouhaha before things quieted down. Miraculously, nobody was killed, but there was one casualty — the man who had been steadying the cylinder when it split. He was found some five hundred feet away, where he had reached Mach 2 and was still picking up speed when he was stopped by a heart attack.»
                                    • 0
                                      На эту тему история, рассказанная нам преподавателем.

                                      Звонят мне значит из министерства и говорят — «ндмг признан токсичным — он как ртуть из организма не выводится». Блин, думаю — а у нас в цеху бочки открытые стоят, рабочие в них руки моют, так как отличный растворитель!

                                      Думаю, что в условиях гонки вооружений выбрали подходящий для ракет компонент, а когда завершились тесты на экологию — менять было уже поздно
                                      • 0
                                        «Озон в малых дозах полезен в любых количествах» (щютка юмора)
                                        Последние -дцать лет мечтают разве что об озонированном кислороде с долей озона до 24%.
                                        • +1
                                          Вот что меня поразило, что это кто-то когда-то вообще думал в таком качестве!
                                          Не только думали, но и сделали двигатель — РД-301. Известная картинка с википедии:

                                          image

                                          Не знаю только, к какой категории его отнести — «страшный сон инженера» или «мечта самогонщика»?
                                        • 0
                                          Нафтил-как пример.

                                          Что ж вы голову людям морочите! на фото https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/265/3ca/983/2653ca9836a37803cca6fe04d6aecb9a.jpg — типичное изображение, какое обычно вставляют на «что-нибудь про (органическую) химию» с соблюдением расхожих штампов: лабораторная посуда, разноцветные жидкости (кстати, без единой подписи), все прозрачненько, аккуратненько, окрашено и невнятно.
                                          Это может равным образом относиться и (скорее) не относиться к чему угодно!
                                          (кстати, в мерной колбе жидкость выше риски и пробка не по месту — бессмыслица полная! )
                                          С учетом других как будто дотошно и по существу подобранных иллюстраций это, в лучшем случае, оставляет неприятный осадок, а в типичном — заставляет, согласно «правилу тринадцатого удара часов», усомниться в адекватности всех сопутствующих тексту изображений.
                                          Будьте аккуратнее!
                                          • 0
                                            Что ж вы голову людям морочите! на фото

                                            надо кликнуть на «нафтил» (он выделен цветом)
                                            image
                                            N-(1-НАФТИЛ)ЭТИЛЕНДИАМИН ДИГИДРОХЛОРИД, ИМП
                                            image
                                            в чём суть претензии?
                                            • +1
                                              суть претензии в непоследовательности (или небрежности) использования сопровождающих иллюстраций.

                                              Вроде идут какие-то картинки по существу, все так вполне убедительно — и тут бац! в разделе про углеводородное топливо иллюстрацией служит постановочное фуфло для нетребовательной публики. Практически в духе https://pbs.twimg.com/media/Cc8jl8JWoAA7rb7.jpg.
                                              Да, я смог пройти по гиперссылке и прочитать там отсканированный текст. Нет, претензии не к этому.

                                              Ну и в вашем ответе на мой комментарий небрежность так и сквозит.
                                              После скана книжки вы приводите к фотографии подпись
                                              N-(1-НАФТИЛ)ЭТИЛЕНДИАМИН ДИГИДРОХЛОРИД, ИМП
                                              что к обсуждаемому нафтилу отношения не имеет, а на фотографии https://habrastorage.org/getpro/geektimes/comment_images/327/c01/bac/327c01bacb36c70e90fa11225a277f56.jpg, к которой вы эту подпись прикрутили, и вовсе азотная кислота.
                                              • 0
                                                суть претензии в непоследовательности (или небрежности) использования сопровождающих иллюстраций.

                                                напишите свою разгромную статью по моей.
                                                покажите класс: как писать, как использовать фото, графику и т.д.
                                                кто мешает?
                                                критиков много (но не по существу)
                                                Еврипид: «Человек, который много совершает, и ошибается во многом».
                                                словарь В. И. Даля, первое издание 1865 — 1866 годам. «Тот не ошибается, кто ничего не делает»
                                          • 0
                                            КДПВ: топливо топливом, но spice must flow
                                            • +2
                                              По поводу фото с колбами. Нет смысла придираться к тому что на колбах нет надписей. А их там и не должно быть. Если внимательно глянуть на колбы то увидим что это все мерная посуда. за исключением маленькой колбы Эрленмейера в центре. И я что то не видел ни разу в лаборатории чтоб кто то подписывал содержимое мерной посуды. Отмерил и дальше отправил по реакции.
                                              • –3
                                                Статья может и хорошая, но если автор не знает что в русском языке для слова «топливо» множественого числа нет, то лучше не рассуждать на эту тему совсем.
                                                • +2
                                                  но если автор не знает что в русском языке для слова «топливо» множественого числа нет,

                                                  Вы случаем со словами: кино, метро, пальто -НЕ ПЕРЕПУТАЛИ?
                                                  Словоформы слова «топливо»
                                                  на «закуску»
                                                  image

                                                  то лучше не рассуждать на эту тему совсем.

                                                  Ну и просветите. В чём проблемы?
                                                  • +3
                                                    Да, виноват, беру свои слова обратно и приношу извинения. Прочитал и саму статью.
                                                    • 0
                                                      Русский языка склонит всё!

                                                      пальто — польта
                                                      метро — мётра
                                                      • 0
                                                        Русский языка склонит всё!

                                                        Карл Клару склонил к аморалу…

                                                        • 0
                                                          Русский языка склонит всё!

                                                          Вы какой русский язык имеете ввиду?
                                                          image
                                                          там как раз про «топлив»

                                                          Ну или здесь
                                                    • 0
                                                      Статья отличная. Про ионные двигатели напишите. Может кто нибудь пояснить, у меня еще такой вопрос об электро-реактивной тяге: Вот ионные двигатели работают на ксеноне или другом инертном газе. Какие проблемы будут если использовать не газ, а скажем «чушку» металла и сделать процесс похожий ионную бомбардировку, только бомбардировать вакуум — то есть разгонять атомы металла с поверхности и в нужный момент переключать сетку на противоположный заряд что-бы ионы выбрасывало в пространство. Вылетающий поток нейтрализовать также электронной пушкой… Ведь у металла масса ядра то гораздо больше.
                                                      • 0
                                                        то есть разгонять атомы металла с поверхности и в нужный момент переключать сетку на противоположный заряд что-бы ионы выбрасывало в пространство.

                                                        для электроракетных двигателей требование: минимальная масса «разгоняемого» атома, молекулы и тд.
                                                        -много энергии на разгон «тяжелых»
                                                        эрд даёт высокий Iуд, благодаря высокой скорости «истечения»
                                                        зачем чушку металла использовать?
                                                        применять будут ртуть -жидкий металл
                                                        • +1
                                                          интересно, и как же требование
                                                          минимальная масса «разгоняемого» атома, молекулы и тд.
                                                          соотносится с
                                                          применять будут ртуть -жидкий металл

                                                          Ртуть — это самый низ Периодической таблицы, примерно 200 г/моль, прямо следом за золотом.
                                                          Есть довольно много легкоплавких металлов, обязательно ли ломиться за металлом, жидким при комн. т-ре? Например, натрий в 9 раз легче ртути, температура плавления чуть меньше 100 градусов.
                                                          Ваше поверхностное отношение начинает настораживать.
                                                          • 0
                                                            Ваше поверхностное отношение начинает настораживать.

                                                            всё правильно. Столько много аферистов развелось…
                                                            Ртуть — это самый низ

                                                            1.киноварь HgS (86,2 % Hg)
                                                            2.важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что среди других халькофильных элементов она обладает самым высоким потенциалом ионизации.
                                                            X + е: X' + 2е.

                                                            энергия ионизации Е, миним. энергия, необходимая для удаления электрона из частицы на бесконечность. Она связана с потенциалом ионизации соотношением:

                                                            E=Ue
                                                            3.Не надо мне верить, надо верить «классикам» и истории человечества

                                                            4. лучше о рабочем теле для эрд- поговорить отдельно
                                                            image
                                                            • 0
                                                              Тогда у меня еще несколько вопросов. 1) Почему берут элементы с самым высоким потенциалом ионизации, а не с самым низким? Ведь получается, что очевидно, проще затратить меньше энергии для получения положительно заряженной частицы. Или я что-то не понимаю в термине «потенциал ионизации»? Потенциал ионизации растёт с приближением электронной орбитали к ядру? 2) Сколько электронов нужно «оторвать» от атома тяжёлого металла (ведь их там много, да и еще на разных орбиталях, у ртути вон 80 штук), чтобы двигатель начал работать более менее сносно? Короче — как сильно нужно освободить ядро от электронов? 3) Возможно ли, скажем ультрафиолетовым лазером «испарить» некоторое количество молекул с поверхности куска металла, скажем свинца (82) или лучше скажем тория (90), другим лазером ионизировать «парящие» атомы, и в длинной «трубе» электромагнитным способом разогнать их на сколько возможно. 4) Какие надёжные способы ионизации тяжёлых металлов существуют?
                                                              • 0
                                                                Не верьте ему и его цитате — в разрабатываемых сейчас двигателях рабочим телом используют литий. По причине малой атомарной массы и низкой энергии ионизации. Энергия ионизации — это вообще-то бесполезная работа, т.к. импульса она не добавляет. Импульс берется от разгона УЖЕ ионизированных частиц. Ртуть, я так понимаю, что-то вроде спирта в ЖРД на заре ракетостроения. Тогда ничего лучше придумать не смогли. В частности с ртутью — действительно для опытов проще хранить и транспортировать к двигателю, рекордов по удельному импульсу ставить не нужно было — нужно было с чего-то начать и показать что это вообще может работать.
                                                                • 0
                                                                  Про импульс я и так знаю, что сначала надо создать положительно или отрицательно заряженную частицу (нейтральные только химически разогнать получится), а уж потом её разгонять электромагнитными способами. Касательно лития, не вижу подводных камней, кроме того что слишком активный металл.
                                                                  Я почему склонен думать об именно тяжёлых элементах таблицы Менделеева, а не о лёгких: Ну пусть они тяжелее, но ведь у них есть много плюсов:
                                                                  1) проще «оторвать» электроны с последних орбиталей (потому что электроны дальше), судя по википедии (Ionization energies of the elements (data page))
                                                                  2) Ну пусть, количество частиц за единицу времени для ионных движков на тяжёлых элементах уменьшится, по отношению к движкам на лёгких элементах. Но ведь это улучшит качество выбрасываемой массы и устройства двигателя. То есть ту энергию что тратят на разгон N частиц ксенона можно потратить пусть на в 10 раз меньшее количество частиц того же свинца, но зато, сколько ксенона не проходит ионизацию и улетучивается впустую, плотность даже жидкого ксенона на порядки меньше плотности металла.

                                                                  Хранение ксенона это дополнительная масса, плюс оборудование необходимое на его дозировку в двигательную камеру. А «болванка» металла ничего не требует, прям в контакте с открытым космосом, только бы испарить как нибудь чутка атомов, ионизировать и в длинной трубе (как в линейном ускорителе) из электромагнитных катушек разогнать побыстрее, послав вдогонку «электрончиков», с которых, кстати, тоже можно «содрать» некоторый импульс.
                                                                  • 0
                                                                    но ведь это улучшит качество выбрасываемой массы и устройства двигателя. То есть ту энергию что тратят на разгон N частиц ксенона можно потратить пусть на в 10 раз меньшее количество частиц того же свинца, но зато, сколько ксенона не проходит ионизацию и улетучивается впустую, плотность даже жидкого ксенона на порядки меньше плотности металла. >

                                                                    Что такое «качество» массы- мне не ведомо.
                                                                    Тут дело вот в чём:
                                                                    1.Формула Циолковского (Мещерского и тд). Характеристическая скорость
                                                                    V=Iуд* Ln(M1/M2).
                                                                    массы под логарифмом (натуральным)!
                                                                    2.I уд.
                                                                    image

                                                                    Поскольку он связан с отношением начальной (M1) и конечной (М2) масс летательного аппарата через натуральный логарифм, то получается, что увеличение удельного импульса двигателя в 2 раза при заданной конечной скорости уменьшает в те же два раза натуральный логарифм отношения M1 к М2 или же, чтобы было понятнее, изменяет соотношение M1 к М2 в виде второй степени (или квадратного корня) от изначального их соотношения.
                                                                    /Алексей Анпилогов
                                                                    Т.е. Для Iуд ВСЕГДА выгоднее скорость истечения, а не масса.
                                                                    А вот для тяги не так.
                                                                    Если грубо, всё вытекает отсюда:
                                                                    Ек=м*V^2/ 2
                                                                    СКОРОСТЬ в квадрате.
                                                                    • 0
                                                                      А ваши лазеры которые понадобятся для работы с твердым РТ вместо газообразного как будто ничего не весят?

                                                                      А так же КПД. КПД у лучших ионных двигателей уже добрался до уровня 60-75% (т.е. 60-75% исходной энергии в результате оказывается преобразованной в кинетическую энергию вылетающих из двигателя ионов, суммарные потери на всех стадиях работы 25-40%).
                                                                      Как только связываемся с лазерами у них КПД всего 10-30%. Уже 70-90% энергии потеряли еще на этапе превращения электричества в лазерное излучение. А у дальнейших стадий КПД тоже не 100%.

                                                                      У жидкого ксенона с плотностью все отлично — порядка 3000 кг/м3 в зависимости от температуры и давления. И сильно охлаждать/сжимать для поддержания его в жидком состоянии не нужно, в отличии от более легких газов.
                                                                      Эта плотность в разы выше чем у используемого в химических двигателях топлива и сравнимо с твердыми металлами, кроме самых плотных типа свинца/урана/вольфрама. А с учетом того, что по массе нужно его как минимум на порядок меньше чем хим. топлива, то занимаемый им объем никому не мешает.
                                                                      О чем действительно «болит голова» в разработчиков КА с ионными двигателями это:
                                                                      1. Где взять СТОЛЬКО энергии для работы ионного двигателя
                                                                      2. Как повысить эффективность использования этой энергии (КПД)
                                                                      3. Сколько массы и места на КА займет источник энергии выбранный в результате решения п.1
                                                                  • 0
                                                                    1) Тут скорей выбор по лёгкости получения одиночного атома. Что толку в низком потенциале, если вещество существует только в виде химсоединения, из которого его нужно вначале выдрать?
                                                                    2) Одного достаточно
                                                                    • 0
                                                                      Давайте об этом в топливах для ЭРД?
                                                                      А то портянка выйдет, а не коментарий.
                                                                      Ну или
                                                                      Fenyx_dml
                                                                      Не верьте ему и его цитате
                                                                      • +1
                                                                        Я не видел нормальных инженерных обоснований почему выбирают именно ксенон или ртуть, но исходя из общих принципов работы ионников скорее всего соображения у разработчиков для их выбора такие:

                                                                        1. Электрон отобрать в принципе достаточно всего один, можно больше, но и 1 уже дает хороший результат, а 2й и последующие только увеличивают расход энергии.

                                                                        2. Гоняться за слишком высокой скоростью истечения в ионных двигателях не нужно. В отличии от химических. Т.к. у ионных двигателей самый проблемный параметр не масса топлива/рабочего тела как у химических, а источник энергии достаточной мощности. Общие параметры ограничивает именно энергия, а не запас РТ. Слишком сильно наращивать удельный импульс с какого-то момента вообще становится вредно: экономим на массе РТ, но это требует увеличить мощность источника энергии, что сожрет больше массы, чем мы сэкономили на уменьшении запаса РТ.

                                                                        3. Поэтому имеет смысл использовать относительно тяжелые химические элементы. Взять например «классический» на данный момент Ксеон. Даже при однократной ионизации и разгоне ионов в поле с напряжением всего в 1000 вольт, мы сообщаем ему кинетическую энергию порядка 1000 эВ.
                                                                        По скорости это будет разгон ионов почти до 40 000 м/с. Это уже даже немного перебор — слишком много энергии придется тратить для такого удельного импульса (расход энергии на разгон растет ~ в квадрате от скорости)

                                                                        4. Снижать разгонное напряжение существенно тоже не желательно — у нас есть постоянные расходы на ионизацию атомов (в идеальном случае порядка 10 эВ на каждый атом, если только по одному электрону отрывать и без учета КПД этого процесса). Так что при низком разгонном потенциале непропорционально вырастут удельные расходы энергии на ионизацию.
                                                              • +1
                                                                Судя по некоторым фразам, в этой статье использованы материалы, написанные еще в ФИДО моим другом — Варбаном Пешковым, трагически погибшим недавно при исполнении служебных обязанностей (возгорание нескольких тонн пороха на заводе, где он работал) Светлая память, тебе, Варбан…

                                                                Хотелось бы отметить, что наибольший удельный импульс вовсе не у F2/H2, а у топливной пары перекись водорода/гидрид бериллия. Почему — предоставляю догадаться самим читателям ;)
                                                                Теоретически же наибольшую энергоемкость при химической реакции (и наибольший ИУ) можно получить сжигая водород в… водороде :) При условии, что водород этот атомарный, а на выходе — молекулярный. На практике же такая реакция используется в так называемых водород-атомарных горелках, для получения высоких (5000K) температур.
                                                                • 0
                                                                  Хотелось бы отметить, что наибольший удельный импульс вовсе не у F2/H2, а у топливной пары перекись водорода/гидрид бериллия

                                                                  Всё верно.
                                                                  Ноя писал часть №1: про жидкие топлива для РД.
                                                                  Гидрид бериллия — твёрдое аморфное вещество белого цвета.
                                                                  5560 м/с-Iуд.

                                                                  Но моноокись фтора при использовании с пластмассами выдаст еще больше
                                                                  • +1
                                                                    Да, Варбан велик, светлая ему память.
                                                                    • +1
                                                                      Варбан в Открытом Космическом Университете эхоконференции RU.SPACE писал про твердотопливные двигатели (РДТТ). Про ЖРД писал Серёжа Факас: Часть 1, Часть 2 — текст статьи в значительной степени основан на его тексте.

                                                                      Про Варбана не знал :(
                                                                      Очень жаль — будем помнить!

                                                                      — Александр Разоренов АКА Астероид
                                                                      • +1
                                                                        Писал Серёжа Фракас… текст статьи в значительной степени основан

                                                                        Об этом и указано в источниках.
                                                                        image
                                                                        • 0
                                                                          Писал Серёжа Фракас… текст статьи в значительной степени основан

                                                                          Не верно указал фамилию. Верно: ФАКАС".
                                                                          мои извинения.
                                                                          Спс. за внимательность: mordusnaglus
                                                                          ни какого «неуважения к автору». Просто мой косяк.
                                                                    • +1
                                                                      Автор, спасибо, очень увлекательно про топлива, но:
                                                                      — Картинка про ужасы фторидов в детской зубной пасте тоже не в тему. Зубная эмаль включает в себя соединения фтора. Дефицит фтора в питьевой воде компенсируется за счет использования фторсодержащих зубных паст или за счет фторирования питьевой воды.
                                                                      — По тексту: «Акцентирую внимание на HCl. Хлорная кислота (которая из-за Iуд сама по себе бесперспективна), при этом представляет интерес в качестве добавки к окислителям, гарантирующей надёжность самовоспламенения топлива.» Хлорная кислота HClO4
                                                                      — Еще: "(до 30 мПа по нек-м источникам)", наверное МПа.
                                                                      Про лечение керосином, трудный вопрос, не стоит связывать токсичность и область применения, особенно при внешнем использовании. Вон действующее вещество ингалятора для астматиков — фенотерол гидробромид — 50-200 мкг/доза, десять доз одновременно вызывают тяжелое отравление.
                                                                      По поводу неустойчивости 95% перекиси, так помнится, человек работавший на кафедре с концентрированными перекисями первентивно памперс одевал, никак не угадаешь, когда все пойдет не так как запланировано.
                                                                      • 0
                                                                        Helium4
                                                                        +, еще остались химики.
                                                                        уже исправлено:
                                                                        Акцентирую внимание на HClО4. Как самостоятельные окислители на основе хлорной кислоты представляют интерес только: моногидрат (Н2О+ClО4)-твёрдое кристаллическое вещество и дигидрат (2НО+НСlО4)-плотная вязкая жидкость.Хлорная кислота (которая из-за Iуд сама по себе бесперспективна), при этом представляет интерес в качестве добавки к окислителям, гарантирующей надёжность самовоспламенения топлива.
                                                                        На счёт всего картинок- без них пресно. Я не курсовую писал.
                                                                        На счёт опасности/не опасности: вопрос спорный.
                                                                        На ГИКе есть отличная статья про дюпонт и тефлон.
                                                                        МПа- верно, скорректировал. у Р. даже до 40
                                                                        40 МПа ≡ 394.769306686 атм
                                                                      • +2
                                                                        Интересно, но написано в стиле конспекта доклада. Торопливо. Сокращений много, несведущие в них путаются.
                                                                        • 0
                                                                          Присоединяюсь. Некоторые слова — просто сокращения без точек, ну и, конечно, глаз перфекциониста режут кое-какие слова и незакрытые скобки…
                                                                        • 0
                                                                          Некоторые слова — просто сокращения без точек

                                                                          в глоссарий не пробовали ткнуть?
                                                                          image
                                                                          • +1
                                                                            Нет-нет, я не про эти!
                                                                            Перечитал статью, подумал «А чего я вообще к этому придираюсь?»… Итог — нашёл только пару совсем сомнительных мест:
                                                                            Проблемы в данном случае следующие: подача такого топлива, его распыл и двухфазность течения продуктов сгорания.


                                                                            Ведь особых эксплуатационных трудностей он не вызывает, позволяет неплохо поднять давление в камере (до 40 МПа по нек-м источникам) и получить хорошие характеристики.


                                                                            И кое-где два сокращения подряд (КМ ЖРД) лично мне не очень нравятся, но я, похоже, просто не отказываюсь от придирок…
                                                                            (Простите — в личку не могу писать)

                                                                            Пишите дальше и больше, спасибо за статью!
                                                                            • 0
                                                                              Споры и поиск «истины»- это всегда «gut» (прим. я не понимаю, почему на гике принято просто так лепить минусы, анонимно причём, за мнение, отличное от «принятого всеми»… техподдержка работает над этим. Я не про явные «косяки»).
                                                                              Лучше (для всех: и критику и акцептору критики) всегда обосновывать и пояснять.
                                                                              «его распыл и двухфазность»-? Не понимаю: «распыл и одновременный поджиг»/ так в талмудах/
                                                                              «нек-м» несколько коряво… да. но ведь понятно?
                                                                              «И кое-где два сокращения подряд (КМ ЖРД) „?
                                                                              ЦК КПСС, Госдеп США, ВКС РФ, ХДС ХСС (если кто не в курсе — это полит. партии ФРГ) и тд
                                                                          • 0
                                                                            Статья супер, правда не совсем понял про захолаживание. Это просто в бак подают холодный_воздух/пары_самого_водорода?
                                                                            P.S. Если продолжение будет, начни пожалуйста либо с гибридов(особенно интересно), либо с РДТТ. ЯРД все равно еще не скоро на поток пойдут.
                                                                            • +2
                                                                              водород захолаживают гелием, и т.д.
                                                                              захолаживают магистрали и сам РД.
                                                                              Можно ещё «применять » PV=RT
                                                                              image
                                                                              Сначала с РДТТ, потом «ни то ни сё№ -гибриды.
                                                                              Окончить хочу на проекте 60-х.анигиляционное топливо
                                                                            • 0
                                                                              Ой, посодють автора, найдётся статья.
                                                                              • +2
                                                                                Статья супер, но подписей к картинкам не хватает — не все по фоткам распознают, что там изображено или происходит (на некоторых — явно что-то происходит).
                                                                                • 0
                                                                                  но подписей к картинкам не хватает

                                                                                  спс. я учту. просто торопился уезжал из города и цивилизации.
                                                                                  На планшетнике не особо поизгаляешься
                                                                                • 0
                                                                                  Спасибо, интересная статья! Жду продолжения.
                                                                                  • 0
                                                                                    Кто-нибудь рассматривал топливо, которое хранится как твердое, а перед использованием плавится? Оно бы позволило упростить бак, а то и вообще обойтись без бака.
                                                                                    • –1
                                                                                      Кто-нибудь рассматривал топливо,

                                                                                      да.
                                                                                      металлический водород освоят, так будет. описано в фантастическом романе про «Фобос» и «Деймос», не помню
                                                                                      И с парафинами так.
                                                                                      • 0
                                                                                        давайте сразу металлический дейтерий
                                                                                        • +1
                                                                                          Металлический водород, между прочим, при переходе в «обычный» выделяет столько энергии, что на нем одном можно было бы летать. Только вот вряд ли это будет хоть когда-то освоено — давления больше 450 ГПа в тоннажных размерах воспроизвести не проще чем зачерпнуть ковшом немного плазмы с поверхности солнца. А стабильным при нормальных условиях он не будет (почитайте новости — только что писали что его таки получили в лаборатории) — сделайте-ка баллон на 4+ МИЛЛИОНА атмосфер! На фронте ударной волны гексогена — на порядок ниже! Я вам сразу скажу — это невозможно. Ни один материал и близко не лежал к таким нагрузкам. В последнем эксперименте для того чтобы основания алмазных наковален не разрушались от такого давления исследователи придумали покрывать их какими-то укрепляющими слоями иначе сама поверхность алмаза дробится от этого давления. Не говоря уже о прочности на разрыв конструкции предполагаемого баллона (например шара). В общем, это из разряда принципиально невозможного.
                                                                                      • 0

                                                                                        Спасибо за интересную статью! Интересно было бы увидеть статью про особенности обращения и работы с "вонючками", гидразином и прочей дрянью

                                                                                        • 0
                                                                                          Интересно было бы увидеть статью про особенности обращения и работы с «вонючками», гидразином и прочей дрянью

                                                                                          Я попробую " в обратной стороне медали"
                                                                                        • 0

                                                                                          Статья годная!


                                                                                          Вопрос у меня возник: почему водород нельзя в сжиженном состоянии использовать а не в жидком? Неужели настолько тяжелые баки получаются?

                                                                                          • +1
                                                                                            почему водород нельзя в сжиженном состоянии использовать а не в жидком?


                                                                                            сжиженный и жидкий- одно и то же
                                                                                            Н2 при нормальных условиях — это газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность 0,08987 г/л (н.у.), температура кипения −252,76 °C,

                                                                                            Жидкий водород существует в очень узком интервале температур от −252,76 до −259,2 °C. Это бесцветная жидкость, очень лёгкая (плотность при −253 °C 0,0708 г/см3) и текучая (вязкость при −253 °C 13,8 спуаз). Критические параметры водорода очень низкие: температура −240,2 °C и давление 12,8 атм. Этим объясняются трудности при ожижении водорода. В жидком состоянии равновесный водород состоит из 99,79 % пара-Н2, 0,21 % орто-Н2.

                                                                                            Твердый водород, температура плавления −259,2 °C, плотность 0,0807 г/см3 (при −262 °C) — снегоподобная масса, кристаллы гексогональной сингонии, пространственная группа P6/mmc, параметры ячейки a=3,75 c=6,12. При высоком давлении водород переходит в металлическое состояние.
                                                                                            • –1
                                                                                              Может я не прав, но всегда считал что сжиженный газ это газ который переходит в жидкое состояние под давлением, а жидкий при воздействии низких температур.
                                                                                              • +1
                                                                                                А какая разница, если итоговое состояние — одна и та же жидкость?
                                                                                                Btw, сжижение — это несколько более сложный процесс, а не просто повышение давления.
                                                                                                • +1
                                                                                                  Результат один и правильно он называется жидкостью/жидкой фазой, а не сжиженной.

                                                                                                  А конкретно для водорода как и некоторых других газов «сжиженного» по вашей классификации вообще не бывает, т.к. есть предельная температура(критическая точка) выше которой газ в жидкость вообще невозможно перевести. Максимум в сверхкритическую фазу (что-то среднее между газом и жидкостью).

                                                                                                  Жидкие водород, кислород, метан без сильного охлаждения вообще не получить. Эти жидкости в принципе криогенные.
                                                                                            • +2
                                                                                              Общее замечание, буква L использованная вами при обозначении газов (O2, H2) используется Только для их жидких состояний. То есть просьба в описании прибавить слово жидкий для русского текста, либо убрать литеру L для английского обозначения, иначе выходит небольшая путанница.

                                                                                              P.S. Статья интересная, продолжайте в том-же духе!
                                                                                              • 0
                                                                                                Общее замечание, буква L использованная вами при обозначении газов (O2, H2) используется Только для их жидких состояний.


                                                                                                Верное замечание, спасибо.
                                                                                                Сейчас подправлю
                                                                                                Liquid oxygen, LOX
                                                                                              • 0
                                                                                                Можете совсем на пальцах объяснить физику сгорания топлива? Почему на картинке с испытаний Raptor факел с перетяжками?
                                                                                                И такой наивный вопрос: можно ли продолжать заправку ракеты до момента отрыва ракеты или набора нескольких метров высоты? Расход топлива/окислителя дикий, скорость ещё низкая…
                                                                                                • +1
                                                                                                  Это реализовано немного по-другому — «миномётный старт»
                                                                                                  • 0
                                                                                                    можете совсем на пальцах объяснить физику сгорания топлива?

                                                                                                    лучше в отдельном посте, статье. ок?
                                                                                                    Почему на картинке с испытаний Raptor факел с перетяжками?

                                                                                                    ?
                                                                                                    даже не задумывался!
                                                                                                    мб потому, что:
                                                                                                    При работе жидкостного реактивного двигателя топливо в камеру сгорания поступает порциями (которые определяются скоростью вращения ротора турбонасосного агрегата), что может создавать некоторую «слоистую» оптическую неоднородность аэрозоля.
                                                                                                    можно ли продолжать заправку ракеты до момента отрыва ракеты или набора нескольких метров высоты?

                                                                                                    -для криогенных компонентов это не реально (там система подачи та ещё)
                                                                                                    — в общем случае: бабахнет. малейший пролив, дренаж не в том месте- большой бум, гидроудары и тд
                                                                                                    image
                                                                                                    при разделении ступеней и та остается запас тк (500-1000кг ). Кроме Н-1 пожалуй
                                                                                                    • +1
                                                                                                      По красивому факелу
                                                                                                      Суть в том, что давление в атмосфере меняется по высоте. Желательно, чтобы расширение в сопле завершалось на его срезе, то есть на срезе сопла давление должно быть равно атмосферному. Постоянно увеличивать длину сопла невозможно, поэтому оптимизируют длину сопла для определенной высоты. Соответственно на уровне земли давление на срезе будет меньше атмосферного, потом больше. Из-за чего кстати может начаться затекание атмосферы в сопло.
                                                                                                      Если давление ниже атмосферного — атмосфера обжимает поток
                                                                                                      • 0
                                                                                                        Нет-нет, перетяжки — это следствие сверхзвуковых процессов, так ударные волны визуализируются. Что-то вроде того, как невидимые флуктуации приводят к образованию воронки при сливе жидкости — так и здесь мелкие исходные неоднородности приводят к формированию «чурчхелы» в сверхзвуковой струе газов.
                                                                                                        • 0
                                                                                                          я уже «сдался» смотрите ниже